Часть 2: Как «открыть» микросхему и что у неё внутри? Z80, Мультиклет, MSP430, PIC и другие

В этой статье - продолжаем ковырять микросхемы (а если вы пропустили первую статью - она тут).

Канонический способ вскрытия микросхем:

Сверлим дремелем небольшое углубление в центре микросхемы:



Капаем туда кислотой(азотной или серной), и нагреваем до ~100 градусов. Но тут обычных концентрированных кислот недостаточно - нужен олеум или дымящая красная азотная кислота. Реакция заканчивается - смываем ацетоном, сушим и следующую каплю капаем. Само собой, все это нужно делать под вытяжкой в защитных очках/противогазе и перчатках.

Получаем результат - кристалл открыт нашему взору, и остается работоспособным, т.к. золотая проволока приваренная к кристаллу, остается неповрежденной. Сохранение работоспособности нужно если мы хотим повлиять на работу микросхемы - или подключится к доступной точке схемы физически, или ультрафиолетовым лазером посветить (так можно сбрасывать биты во флеш/eeprom памяти, постоянно и временно).

Смотрим

К565РУ5Г -динамическая память на 64 Kib, сердце бОльшей части любительских и не только компьютеров в советское время и начале 90-х. Существовала еще и РУ7 - но достать её было проблематично.


Z80A - легендарное развитие Intel 8080.
Эта фотография одного из его многочисленных клонов, вероятно произведенного в ГДР компанией MME.
Размер кристалла - 4950x4720 µm, технологические нормы - 5µm.


КР580ВМ80А как и КР580ИК80А - аналог Intel 8080, массово производившийся в СССР (вплоть до середины 90-х). По сравнению с КР580ИК80А - площадь кристалла стала меньше на 20%, переработана периферия кристалла.

Размер кристалла - 4634x4164 µm, технология 5µm.


MSP430F122 - 16-и битный микроконтроллер Texas Instruments. Что примечательно, на кристалле написано, что это MSP430F123, с большим объемом памяти.


PIC12C508 - один из "старых" пиков, технология производства - 1200нм, самая грубая из того, что приходилось видеть в микроконтроллерах.


PIC16C505 - еще один "старый" пик, и снова 1200нм.


Новый чип из билетов метро - раньше Sitronics-Микрон ставил в билеты Московского метро чипы NXP, с февраля этого года - наконец появились российские чипы. Новый чип, по сравнению с NXP - на 20% меньше, но не читается NFC-ридером в современных сотовых телефонах. Технология 180нм, алюминиевая металлизация.

После травления металлизации - видно, что существенная часть чипа занята пассивными компонентами (конденсаторы), а места под контактными площадками пустые.


Сдвоенный таймер 556 - одна из самых старых микросхем, производящихся до сих пор.


1886ВЕ10 - радиационно-стойкий микроконтроллер на 50Мгц разработанный Миландром и произведенный на заводе Микрон по технологии 180нм. Стойкость достигнута применением кольцевых транзисторов и 8-и транзисторных ячеек памяти.

После травления металлизации:

В оптический микроскоп транзисторы особо не по-рассматриваешь:


А вот в электронный - все видно отлично:

Светлые цилиндрики - это вольфрамовые via оставшиеся после травления слоев металлизации и диэлектрика. Это рентгеноспектральный микроанализ - анализируется рентгеновское излучение вызванное бомбардировкой образца электронами.



STM32 STM32F103VGT6 - один из самых "больших" микроконтроллеров STMicroelectronics на ядре Cortex-M3.
На кристалле размещено 1Mb флеш-памяти и 96kb SRAM. Размер кристалла - 5339x5188 µm.

Статическую память на 180-нм снова особо не рассмотреть:


И опять электронный микроскоп нам поможет:


Мультиклет MCp0411100101 - в первом приближении суперскалярный процессор (4-wide на данный момент) с внеочередным исполнением инструкций, разработанный в России. Рабочая частота - 100Мгц, технология 180нм.
Размер кристалла - 10.2x10.2 мм.

После травления металлизации: (Осторожно, картинка в высоком разрешении может убить ваш браузер)

Площадь ячейки памяти - 21.28 µm². Соответственно, каждый из 16 блоков памяти - содержит по 72 Kibit памяти. Очевидно, используются коды коррекции ошибок (72,64). Суммарная доступная память соответственно - 128 KiB.


Логотипы:


С кристаллом отрезали и тестовые области, например попал тест разрешения:


Надеюсь было интересно, на этом пока все - на новые фотографии можно подписаться в твиттере @Zeptobars или rss-подписке.