Nepůvodní elektronické součástky – rok devátý

Rok s rokem se sešel a opět přišel čas našeho „povídání“ o nepůvodních elektronických součástkách. Tentokrát bych se rád vrátil k jednomu případu analýzy původnosti, který zaujal účastníky semináře Elektronické součástky a aplikace pořádaný časopisem DPS AZ jako doprovodný program na veletrhu AMPER 2019. Vzhledem k omezenému počtu míst na semináři bych tento zajímavý a pro veřejnost poučný případ popsal i ve svém letošním příspěvku.

Historie tohoto případu začala zcela nenápadně, když jsme dostali od jedné ze spolupracujících firem vzorky vadných součástek vyjmutých při opravách různých typů elektronických přístrojů vyšší kategorie přesnosti. Tyto součástky byly nabídnuty jako „materiál“ pro experimenty při ověřování a experimentování v rámci našich analytických metod. Před použitím těchto součástek ke „cvičným“ experimentům nám naše profesní zvědavost nedala, abychom si je zkusmo neprověřili na původnost. Popisovaný případ se týká přesného operačního zesilovače OP 177. Je pochopitelné, že sejmutí voltampérových „otisků“ jednotlivých vývodů u vadné součástky by mělo význam jen v rámci poruchové analýzy mapující vliv konkrétní nefunkčnosti na deformaci otisků některých vývodů. My jsme ovšem začali zkoumáním vnitřní struktury obsahu pouzdra, jak rentgenovou analýzou, tak posléze optickou analýzou čipu po odstranění materiálu pouzdra nad čipem metodou kombinace laserové ablace a finálního odleptání zbytkové vrstvy materiálu pouzdra, popsanou v jednom z našich předchozích příspěvků.

Obr. 1 Zapojení vývodů operačního zesilovače OP 177 v pouzdře DIL s připojenými variantami obrázků dostupných na internetu

Na obr. 1 je schéma vývodů obvodu OP 177 v pouzdře PDIP 8 a jejich funkce. Schéma bylo převzato z katalogového dokumentu firmy Analog Devices, Inc., a zahrnuje i náš vzorek obvodu prezentovaný označením pouzdra. Ke schématu jsou připojeny obrázky vybrané z nabídek na internetu, aby bylo patrné, v jak odlišných variantách popisu se vyskytují. Na obr. 2 jsou fotografie námi testovaného vzorku pořízené jednoduchým digitálním mikroskopem. Bylo použito kolmé nasvícení (obrázek vlevo) a šikmé nasvícení (obrázek vpravo). Šikmé nasvícení zvýraznilo strukturu potisku pouzdra. Označení součástky na obr. 2 můžeme porovnat s příklady značení na fotografiích seskupenými okolo konfigurace vývodů na obr. 1. Patrné jsou výrazné rozdíly ve způsobu značení i v provedení loga firmy.

Obr. 2 Fotografie pouzdra testovaného vzorku obvodu OP 177 v kolmém a šikmém osvětlení (zleva doprava)

Na obr. 3 je pohled na čip po ablaci vrstvy materiálu pouzdra. Patrné je jeho vyosení směrem doleva, což se u původních součástek vyskytuje ojediněle. Tento snímek byl opět pořízen jednoduchým digitálním mikroskopem s malým zvětšením, který slouží spíše ke kontrole popisu pouzdra a k orientačnímu posouzení polohy a vzhledu čipu s propojovacími vodiči po ablaci materiálu pouzdra.

Obr. 3 Fotografie pouzdra testovaného vzorku obvodu OP 177 po odstranění materiálu pouzdra nad čipem

Obr. 4 Detail popisu odkrytého čipu ve dvou zvětšeních indikuje jako výrobce firmu PMI a rok výroby 1987

Obr. 4 poskytuje náhled na čip v místě firemního označení při zvětšení 50× a 200×. Snímky byly pořízeny na kvalitním optickém polarizačním mikroskopu. Patrné je označení firmy PMI (Precision Monolithics, Inc.) a datum výroby fotolitografické masky. Tyto skutečnosti byly podnětem pro vyhledání údajů ohledně historie výroby operačního zesilovače OP 177 u firmy Analog Devices. Obr. 6 tuto historii ilustruje na přehledu změn a doplňků týkajících se této součástky od zahájení výroby v roce 1995 až do roku 2016. Z toho vyplývá, že ačkoliv je firma PMI dnes součástí společnosti Analog Devices, nemůže být čip s datem masky 1987 originálním SoC obvodu OP 177, který se začal vyrábět až v roce 1995. Obr. 7 tuto „nesrovnalost“ shrnuje a zdůrazňuje. Vyhledali jsme si také informace ohledně organizačních změn u firmy PMI ve vztahu k firmě Analog Devices, Inc. Firma PMI se stala součástí organizační struktury firmy Analog Devices, Inc., v srpnu roku 1990.

Obr. 6 Historie změn týkajících se obvodu OP 177 od zahájení jeho sériové výroby do roku 2016

Obr. 7 Shrnutí klíčových údajů k závěrečnému posouzení nepůvodnosti analyzovaného vzorku

Ačkoliv již tyto zmíněné indicie postačují k závěru, že testovaná součástka je evidentní padělek, z hlediska dalších poučných faktů bych rád zmínil další důkaz, že součástka není původní. Tímto důkazem jsou stopy po předchozím kontaktování čipu, které jsou patrné na obr. 5. Toto je jeden z příkladů postupu padělatelů, při němž použijí čip vyjmutý z pouzdra původní součástky, připojí jej do nového systému vývodů a zapouzdří. Na otázku, zda se jim to vyplatí, je těžké odpovědět exaktně, poněvadž nemáme přístup k „jejich účetnictví“. Metodou indukce však můžeme dospět k závěru, že zřejmě ANO, protože jinak by to nedělali.

Obr. 5 Obrázek čipu ve dvou zvětšeních zachycuje kontaktní plošky čipu se stopami po předchozím kontaktování

Pro představu „bohatosti mutací“ obvodu OP 177 jsem se poohlédl po internetových nabídkách „zaručeně spolehlivých“ prodejců a na obr. 8, 9 a 10 jsem vybral několik příkladů z mnoha, u nichž jsem cítil, zřejmě „neoprávněně“, potenciální problémy s jejich aplikací v praxi.

Obr. 8 Internetová nabídka obvodů OP 177 – Náhodný výběr I

Obr. 9 Internetová nabídka obvodů OP 144 – Náhodný výběr II

Obr. 10 Nabídka firmy „Alibaba a 40 Dealerů“

V letošním pokračování seriálu o nepůvodních součástkách jsem chtěl nastínit, že analýza původnosti součástek může připomínat detektivní práci zahrnující kromě technické expertizy i prověřování historie výrobku, organizační změny u výrobců vztažené ke kalendářnímu rámci a cokoliv dalšího, co vyplyne z kontextu průběžných výsledků konkrétní analýzy. Vyplynou z nich většinou otazníky, ke kterým je třeba najít ty správné vykřičníky.

I když jsem v některém z předchozích článků uváděl důvody k publikování identifikace součástek, či naopak k jejich zamlčení, rád bych se k těmto důvodům v závěru letošního článku znovu vrátil. Diskrétnost v identifikaci je absolutní v případě spolupracujících firem, které poskytly vzorky součástek pro analýzu. Tato diskrétnost je na úrovni lékařského tajemství či ochrany klienta v právní praxi. Identifikace součástek nemusí být nutná při pojednávání o metodách analýzy původnosti součástek, o použitých technologiích či výsledcích materiálové analýzy. Může stačit informace o typu součástky, která byla předmětem analýzy, například integrovaný obvod, tranzistor nebo elektrolytický kondenzátor o určité kapacitě. Nicméně v případě, kdy se jedná o konkrétní model součástky, která byla evidentně dána do oběhu s úmyslem podvést její uživatele, je situace jiná. Tady má zveřejnění smysl jako varování a upozornění na rizika spojená s nákupem součástek z neověřených zdrojů a zanedbání preventivní analýzy před použitím součástky v sestavě výrobku. Originální výrobce, v našem případě firma Analog Devices, Inc., který je podvodně a neoprávněně uveden v popisu pouzdra součástky, je rovněž na straně poškozených. Proto osvěta v oblasti nepůvodních součástek by měla tuto skutečnost vždy zdůraznit. Pro originálního výrobce může být popis takového případu rovněž užitečný, minimálně v tom, že tyto případy registruje včetně formy padělání. Spolupráce analytických laboratoří může přinést užitek oběma stranám. Především ve sdílení informací ohledně struktury a provedení originálních popisů, které nejsou v běžně dostupných specifikacích (data sheet) uvedeny. Jedná se například o formu a umístění označení vývodu 1, kód výrobní dávky, místo provozovny, časový kód apod. Obecné zveřejnění není pochopitelně rozumné, poněvadž poskytne „upřesňující“ podklady pro padělatele. I sdílení těchto údajů s analytickou laboratoří není bez rizika úniku informací, takže záleží na podmínkách zacházení, s těmito, svým způsobem důvěrnými informacemi, smluvně formulovaných výrobcem.

Poděkování: Práce byla podpořena MŠMT v rámci Národního projektu udržitelnosti LO1303 (MSMT-7778/2014).

neumann@utb.cz