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 ^[1]).

Под катом — внутренности К565РУ5, Z80, КР580ВМ80А, MSP430F122, PIC16C505, PIC12C508, российского радиационно-стойкого микроконтроллера 1886ВЕ10, STM32F103VGT6, таймер 556, новый чип RFID из билетов Метро и Мультиклет.

Ну и пара слов о более каноническом способе вскрытия микросхем, который оставляет их в работоспособном состоянии.

Второй 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 ^[2], сердце бОльшей части любительских и не только компьютеров в советское время и начале 90-х. Существовала еще и РУ7 — но достать её было проблематично.
^[3]

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.
^[4]

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.
^[5]

MSP430F122 — 16-и битный микроконтроллер Texas Instruments. Что примечательно, на кристалле написано, что это MSP430F123, с большим объемом памяти.
^[6]

PIC12C508 — один из «старых» пиков, технология производства — 1200нм, самая грубая из того, что приходилось видеть в микроконтроллерах.
^[7]

PIC16C505 — еще один «старый» пик, и снова 1200нм.
^[8]

Новый чип из билетов метро — раньше Sitronics-Микрон ставил в билеты Московского метро чипы NXP, с февраля этого года — наконец появились российские чипы. Пока искал новые чипы — 168 билетов ^[9] метро проверить пришлось Новый чип, по сравнению с NXP — на 20% меньше, но не читается NFC-ридером в современных сотовых телефонах.
^[10]

После травления металлизации — видно, что существенная часть чипа занята пассивными компонентами (конденсаторы), а места под контактными площадками пустые.
^[11]

Сдвоенный таймер 556 — одна из самых старых микросхем, производящихся до сих пор.
^[12]

1886ВЕ10 — радиационно-стойкий микроконтроллер на 50Мгц разработанный Миландром ^[13] и произведенный на заводе Микрон ^[14] по технологии 180нм. Стойкость достигнута применением кольцевых транзисторов и 8-и транзисторных ячеек памяти.
^[15]

После травления металлизации:
^[16]

В оптический микроскоп транзисторы особо не по-рассматриваешь:

А вот в электронный — все видно отлично:
^[17]

Светлые цилиндрики — это вольфрамовые via оставшиеся после травления слоев металлизации и диэлектрика. Это рентгеноспектральный микроанализ ^[18] — 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.
^[19]

Статическую память на 180-нм снова особо не рассмотреть:

И опять электронный микроскоп нам поможет:
^[20]

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)
^[21]

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 rss-подписке ^[22].
Фотографии распространяются под лицензией Creative Commons Attribution 3.0 Unported ^[23].

Автор: BarsMonster

Источник ^[24]