研究人员找到一种“看见”CPU 晶体管运作的方法，但这未来可能会变成安全隐患

阿德莱德大学（University of Adelaide）的一组研究人员展示了一种新方法，能够在处理器实际运行时，利用太赫兹辐射观察芯片内部正在发生什么。

这听起来可能像是纯实验室研究，但它其实有两个很大的意义。第一，它可能让工程师拥有一种更强大的芯片测试和诊断手段。第二，如果这项技术未来能走出实验室、变得更实际，就可能打开一种全新的硬件层数据窃取风险。

研究人员发现了什么

根据报告，研究团队通过向正在工作的芯片发射太赫兹波，并分析回传信号如何随着晶体管开关状态变化而改变，成功侦测到工作中芯片的晶体管活动。

这套系统使用的是矢量网络分析仪（VNA），它会先产生一个已知频率和相位的微波信号。接着，频率扩展器会把这个微波信号转换成太赫兹波，再通过透镜聚焦到微芯片上。

最关键的是，芯片必须处于通电状态，而且正在执行实际工作。当内部晶体管切换状态时，这些变化会影响反射回来的太赫兹信号。之后，回传信号会被捕捉、重新降频回微波，并透过同相正交接收器与原始信号进行比较，从而侦测振幅和相位上的极细微差异。

其中一位研究人员 Withawat Withayachumnankul 表示，团队甚至还得修改接收器，才能让它在太赫兹域中正常运作，因为它原本是为微波比较而设计的。这一点很重要，因为这些信号差异实在太小了。太赫兹波的物理尺度远大于被观测的晶体管，再加上来自 VNA 的振荡器噪声，很容易把真正有用的数据淹没掉。

为什么这很重要

这里最值得注意的一点其实很简单，这种方法能够在处理器运行时直接“看进去”。报告指出，这是现有工具做不到的，至少没办法以同样的方式做到。

对芯片工程师来说，这可能很关键。更好的实时分析能力，意味着更好的故障检测、更深入的验证流程，以及更快理解处理器在真实负载下表现的方式。

对马来西亚和整个东南亚的读者来说，这也值得关注，因为我们的 PC 游戏和电竞生态越来越依赖硬件实力。职业玩家、主播、网咖、精品 PC 组装商，以及系统整合商，全都依赖既快、又稳、还值得信赖的处理器。任何芯片测试方面的突破，未来都有可能逐步转化成更好的硬件可靠性。

但问题是，堆叠式芯片很难处理

这项技术现在还远远谈不上能成为日常工具。

其中一个主要限制，就是现代芯片本身太复杂了。报告提到，结构高度密集的设计，尤其是采用多层结构或 3D 堆叠 chiplet 的处理器，会更难分析，因为如果上层挡住视线，辐射可能根本无法分辨自己读到的到底是哪一层。

研究人员目前据说也在讨论如何提升 VNA 的灵敏度，让它能更准确地处理这些更先进的设计。

更大的隐忧，安全问题

更让人不安的，是它带来的安全风险。

如果这项技术未来成熟到一定程度，攻击者理论上就有可能在 CPU 运行时对其进行探测，并提取有价值的数据。更麻烦的是，标准加密并不能完全解决这个问题。因为无论如何，处理器总得先把数据解密，才能继续处理，而那一刻就会在硬件层面形成一个可被利用的窗口。

这并不代表东南亚玩家明天就要开始恐慌。现阶段来看，这依然更像是高度专业的实验室级研究，而不是你会在本地 LAN 比赛现场遇到的攻击方式。但这种研究，正是硬件和安全产业需要尽早关注的类型，最好在它变得更简单、更便宜之前，就先做好准备。

目前来看，这像是那种同时站在两个世界里的发现，一边对芯片诊断来说很令人兴奋，另一边又让未来硬件安全多了一点不安感。

来源：Tom's Hardware