PCB Reverse Engineering

Mitä on PCB reverse engineering?

PCB-käänteissuunnittelu on prosessi, jossa suoritetaan olemassa olevien elektronisten tuotteiden käänteistutkimusta, jotta saadaan täydellinen tekninen tietopaketti, mukaan lukien PCB-tiedostot ja kaaviot. Se ei ainoastaan toista täydellisesti klassisia piirimalleja, vaan toimii myös salaisena aseena yritysten teknisissä parannuksissa ja innovaatioissa.

1. PCB Reverse Engineeringin ydinarvo ja sovellukset

1.1 Elektroniikkatuotteiden käyttöiän pidentäminen

Kun lääkinnällisten laitteiden kriittinen ohjaustaulu muuttuu korjauskelvottomaksi käytöstä poistuneiden komponenttien vuoksi:

• Tarkka sisäisten jälkien kartoitus röntgenkuvausmenetelmällä (μCT).
• Komponenttien ominaisuuksien analysointi IV-käyrän jäljittämisen avulla
• Toiminnallinen säilyttäminen vaihtoehtoisten mallien avulla
  Sairaalan tietokonetomografialaitteiston emolevyn käyttöikää pidennettiin 12 vuodella käänteisen suunnittelun avulla, jolloin säästettiin yli $200 000 euroa vaihtokustannuksissa.

1.2 Tekninen mikroskooppi kilpailutiedustelussa

Tyypillinen analyysin työnkulku:

1. Pura kilpailijan lippulaivareititin.
2. Analysoi PCB-kerroksen pinoutuminen käyttämällä 3D-optista profilometriaa
3. Tunnistaa lämpökeskittymät infrapunakuvauksen avulla
4. Suunnittelulogiikan rekonstruointi signaalin eheysanalyysin avulla
   Eräs yritys lyhensi T&K-sykliään 40%:llä tämän menetelmän avulla.

1.3 "Digitaalinen rikostekniikka" teollis- ja tekijänoikeuksien suojaamiseksi

Rikosteknisiin tekniikoihin kuuluvat:

• PCB-prosessi ominaisuuksien tarkastus metallurgisella mikroskoopialla
• Piirin samankaltaisuuden vertailu DELPHI-analyysiohjelmistolla
• Laiteohjelmistokoodin poiminta ja purkuanalyysi
  Vuonna 2022 patentinloukkausjutussa käänteinen tekniikka oli ratkaisevassa asemassa voiton varmistamisessa.

1.4 "Piirin diagnostiikkatyökalu" vikojen analysointia varten

Tyypillinen analyyttinen työkalupakki:

2. Seitsemän keskeistä teknistä vaihetta PCB Reverse Engineeringissä

2.1 Esikäsittely

Tarkkuusvaatimukset:

• Antistaattinen purkamistyöasema (ESD <10Ω)
• Korkean resoluution teollisuuskamerat (≥50MP) dokumentointia varten
• Koordinaattimittakoneet komponenttien paikkatietokartoitusta varten
• Valvottu ympäristö (23±2°C, RH45±5%).

2.2 Kerroksen skannaus

Monikerroksisen levyn käsittelymenetelmien vertailu:

2.3 Kriittiset parametrit kuvankäsittelyssä

Ammattimainen työnkulku:

1. Kuvan kalibrointi Halconilla (sub-pikselin tarkkuus)
2. Gaussin suodatus (σ=1,5) kohinan vähentämiseksi.
3. Canny-reunojen tunnistus (kynnysarvo 50-150)
4. Hough-muunnoksen viivan korjaus
5. Gerber 274X-tiedoston tulostus

2.4 Kaavion rekonstruoinnin palapeli

Älykkäät jälleenrakennustekniikat:

• Verkkoluetteloalgoritmit automaattista yhteyksien kartoitusta varten
• Koneoppimiseen perustuva komponenttien symbolien yhteensovittaminen
• Suunnittelusääntöjen tarkistus (DRC) eheyden todentamiseksi
• Signaalivirran analyysi loogista validointia varten

3. Nykyaikaisen käänteistekniikan läpimurrot

3.1 Tekoälyavusteinen käänteistekniikka (Reverse Engineering)

Tärkeimmät sovellukset:

• CNN-pohjainen komponenttien automaattinen tunnistaminen
• Graafiset neuroverkot toiminnallisten lohkojen ennustamiseen
• Syväoppimisen avustama kaavamainen looginen päätteleminen
  Eräässä laboratoriossa saavutettiin 300%:n tehokkuuslisäys tekoälyn avulla.

3.2 3D-rekonstruktiotekniikat

Edistyneet ratkaisut:

• Synkrotronisäteilyn mikro-CT (<0,5μm resoluutio)
• Konfokaalinen laserkeilaus (0,1μm kerrospaksuus)
• Taajuusalueen OCT (FD-OCT)
• Terahertsikuvantaminen

3.3 Nopean signaalin käänteisanalyysi

Laitteiston kokoonpano:

4. Lainsäädännön noudattaminen ja eettiset rajat

4.1 Maailmanlaajuinen sääntely-ympäristö

Vertaileva laillisuus:

4.2 Yrityksen vaatimustenmukaisuuskehys

Suositellut toimenpiteet:

1. Käänteisen suunnittelun hyväksymisprosessien toteuttaminen
2. Ylläpitää täydellistä teknistä alkuperää koskevaa kirjanpitoa
3. Toiminnanvapausanalyysien tekeminen (FTO).
4. NDA-mallien kirjastojen kehittäminen
5. Säännöllinen vaatimustenmukaisuuskoulutus

5. Tulevat teknologiset suuntaukset

5.1 Kvanttimittaustekniikat

Rajasovellukset:

• Nanokokoluokan piirien tarkastus kvanttitunnistuksella
• Heikkojen signaalien havaitseminen suprajohtavilla antureilla
• Kvanttilaskennan avustama monimutkaisten piirien analyysi

5.2 Digitaalisen kaksosen integrointi

Toteutuksen etenemissuunnitelma:

1. Fyysisten kokonaisuuksien digitaalinen mallintaminen
2. Monifysikaalinen kytkentäsimulointi
3. Reaaliaikaiset tiedonsiirtoalustat
4. Ennakoivan kunnossapidon järjestelmät
5. Jatkuvat optimointisilmukat

Keskeinen terminologia

Gerber-tiedostot: Standardi PCB-valmistus -tiedostot, jotka sisältävät kerrosgrafiikkaa (uusin versio: Gerber X2).

Verkkolista: Tekstimuotoinen kuvaus piirien kytkennöistä, mukaan lukien komponenttiviittaukset ja nastakuvioinnit.

BOM (Bill of Materials): Kattava komponenttiluettelo eritelmineen, määrineen ja hankintatietoineen.

Signaalin eheys (SI): Tutkimus signaalin uskollisuudesta siirron aikana, joka kattaa impedanssin sovittamisen, ristikkäisäänen ja jitterin.

Piirilevyjen käänteisrakentamisella on korvaamaton rooli teknologian periytymisessä, tuotteiden iteroinnissa ja tietämysinnovaatioissa. Laillisissa ja sääntöjenmukaisissa puitteissa piirilevyjen käänteistekniikka tarjoaa jatkossakin ainutlaatuista arvoa elektroniikkateollisuuden teknologiselle kehitykselle.