Delaminado de alta fidelidad de chips usando láseres de femtosegundos verdes (515 nm)

Echando un vistazo dentro de los chips que gobiernan nuestro mundo

La vida moderna depende de diminutos chips semiconductores que silenciosamente alimentan aviones, dispositivos médicos, fábricas y la electrónica cotidiana. Cuando estos chips fallan, o cuando es necesario copiar y verificar diseños antiguos, los ingenieros deben descubrir y mapear su cableado oculto sin destruirlo. Este estudio muestra cómo un láser “verde” extremadamente rápido puede pelar suavemente las capas de un chip con mucha más limpieza y control que los métodos anteriores, abriendo la puerta a reparaciones, verificaciones de seguridad e investigaciones forenses de hardware crítico más fiables.

Por qué importa abrir chips antiguos

Muchos sistemas de larga vida útil —desde motores a reacción hasta equipos hospitalarios— aún dependen de circuitos integrados cuyos planos originales se han perdido y cuyas piezas de repuesto ya no se fabrican. Para mantener estos sistemas en funcionamiento, los especialistas deben realizar ingeniería inversa de los chips, reconstruyendo su cableado metálico enterrado para poder reproducir o evaluar el diseño. La misma necesidad surge en la fabricación de vanguardia, donde errores minúsculos o incluso manipulaciones ocultas durante la producción pueden pasar desapercibidos y provocar fallos o riesgos de seguridad más adelante. Todas estas tareas dependen de un problema difícil: exponer cada capa metálica interna de forma limpia, sobre áreas extensas, sin difuminar o borrar las características que se intenta estudiar.

Límites del pelado tradicional de chips

Los métodos antiguos para eliminar capas —como el pulido mecánico, el ataque químico y los haces de iones focalizados— son en general demasiado toscos, demasiado lentos o demasiado caros para su uso rutinario en chips completos. Los métodos mecánicos y químicos pueden fácilmente desgarrar o eliminar material de forma desigual, mientras que los haces de iones focalizados ofrecen una precisión exquisita sólo sobre regiones minúsculas y a paso de tortuga. Incluso la imagen por rayos X no destructiva suele carecer de la nitidez necesaria para seguir líneas metálicas microscópicas. Trabajos previos con láseres infrarrojos ultrarrápidos apuntaron a un camino mejor: usar pulsos de luz extremadamente breves para vaporizar material con menor difusión térmica. Pero, dado que los distintos materiales del chip absorben la luz infrarroja de manera muy diferente, este enfoque a menudo producía una eliminación irregular, restos residuales y cableado parcialmente dañado, que difuminaba los detalles que los ingenieros querían ver.

Un bisturí láser verde más afilado

Los autores abordaron este reto cambiando a un láser verde con pulsos de solo femtosegundos —millonésimas de millonésima de segundo. A este color más corto, la energía del láser se acopla de forma más uniforme tanto en metales como en materiales aislantes, lo que conduce a una eliminación más suave y un control más fino de la profundidad. Trabajando sobre un microprocesador real con tres capas metálicas apiladas, ajustaron cuidadosamente parámetros clave como la energía de pulso, la tasa de repetición, la velocidad de escaneo y la duración del pulso. También reconocieron que no todas las partes de un chip son iguales: algunas zonas contienen líneas de alimentación anchas, otras rejillas densas de conexiones diminutas y otras grandes almohadillas de contacto. Al clasificar el chip en cuatro tipos de región típicos, pudieron adaptar sus recetas para que cada área se limpiara sin ser sobremachacada.

Dos maneras de usar la luz verde

El equipo exploró dos flujos de trabajo principales. En el primero, un haz infrarrojo más potente eliminaba rápidamente el material bulk, y el láser verde pulía después las superficies expuestas. Esta combinación mejoró la limpieza en comparación con el infrarrojo solo, pero las pasadas repetidas de infrarrojo tendían a comerse las líneas metálicas, erosionándolas sutilmente. En el segundo flujo, el láser verde se encargaba tanto de la eliminación como del pulido de principio a fin. Aunque esto requirió un ajuste más cuidadoso, dio como resultado superficies notablemente planas, con pocos residuos y características metálicas nítidas en regiones extensas, especialmente para la capa de cableado superior y gran parte de la segunda capa, situada a apenas un micrómetro por debajo. Microscopios confocales de alta resolución, microscopios electrónicos y herramientas de mapeo elemental confirmaron que el enfoque solo con verde expuso la geometría y la composición reales del cableado con un daño mínimo.

Qué significa esto para chips del mundo real

El estudio concluye que los láseres verdes de femtosegundos ofrecen una forma potente y práctica de “desapilar” chips capa por capa con alta fidelidad. En comparación con depender únicamente de la luz infrarroja, el enfoque verde proporciona una exposición más limpia y uniforme de las capas metálicas preservando mejor su forma —precisamente lo que se necesita para una ingeniería inversa, un análisis de fallos y auditorías de seguridad confiables. Algunas regiones especialmente intrincadas siguen planteando desafíos, pero los autores sostienen que un afinamiento más inteligente de parámetros, control automatizado o el acoplamiento del láser con herramientas de acabado ultra‑finas podrían mejorar aún más el rendimiento. Para ingenieros y expertos en seguridad, esta tecnología promete una ventana más rápida y fiable hacia el cableado oculto tanto de componentes heredados envejecidos como de la microelectrónica más avanzada del mañana.

Cita: Anaei, M.T.M., Maniscalco, M., Choi, H. et al. High-fidelity chip delayering using green (515 nm) femtosecond lasers. Sci Rep 16, 5495 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35091-7

Palabras clave: ingeniería inversa de semiconductores, delaminado láser de chips, láser verde de femtosegundos, análisis de fallos de microchips, imagen de circuitos integrados