Компания
38,53
рейтинг
17 февраля 2013 в 09:58

Разное → 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).

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, 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. Пока искал новые чипы — 168 билетов метро проверить пришлось Новый чип, по сравнению с NXP — на 20% меньше, но не читается NFC-ридером в современных сотовых телефонах.


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 rss-подписке.
Фотографии распространяются под лицензией Creative Commons Attribution 3.0 Unported.
Автор: @BarsMonster
Zeptobars
рейтинг 38,53
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Комментарии (75)

  • +1
    Как получается, что дымящая кислота не съедает сразу металлизацию кристалла? Там же вроде не золото, а медь или алюминий.
    • +10
      Металл (алюминий/медь) концентрированные кислоты не едят — очень полезный химический парадокс :-)
      • +3
        Точно же! Совсем забыл про пассивацию.
  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
    • +4
      Да, у меня все дома на данный момент, но тут нет ничего такого, что требовало бы лаборатории (за исключением электронного микроскопа — к нему нужно ходить)
      • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
        • +16
          Это только на открытом воздухе само собой (=на балконе), со средствами защиты.
          Небольшие инциденты конечно были, но ничего существенного.

          По сравнению с людьми, которые на кухне на печке кислоты перегоняют — у меня все достаточно культурно
      • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
        • +2
          Кое-что можно посмотреть в видео моей провалившейся kickstarter-компании: www.kickstarter.com/projects/barsmonster/595624345?token=6d71abcc (в середине примерно)

          А напишу возможно чуть подробнее в следующей статье про создание микросхем.
          • 0
            а как вы обошли требование иметь номер американской карты соцстрахования и американский адрес и счет в банке?
            • 0
              Посредник.
      • +3
        Спасибо, что упомянули про микроскоп, а то я уже пошел искать :)

        Самый дешевый — Hitachi TM-3000, $73000. Зато можно поставить на стол.

        Вот ведь печаль.
        • +4
          Старые БУ сканирующие электронные микроскопы, которые еще немного восстанавливать нужно — можно найти и за единицы тысяч. Но тут нужно иметь возможность привезти пару тонн оборудования и где-то его поставить.

          У пары продвинутых любителей дома электронные микроскопы есть — это Jeri Ellsworth (http://www.youtube.com/watch?v=sJMtZlPkt6E ) и Ben Krasnow ( www.youtube.com/watch?v=eoRVEw5gL8c — у него вообще самодельный). Но они оба не в панельном доме живут :-)
          • +9
            Продвинутых любителей? Jeri Ellsworth до недавнего времени в железячном отделе Valve работала.
            Нам бы таких любителей)

            • +2
              Я что-то пропустил? Её уволили?
              • +6
                Да, буквально на днях с Valve странная история произошла, уволили сразу 25 человек. Её в том числе.
            • +2
              А зачем им железячный отдел? Гугл намекнул только на steambox, проявившийся в 2012-м в планах
              • +2
                Как зачем? Он существует уже больше года. И, как сказал Гейб в ответ на слухи про увольнение кучи железячников, все их планы остаются в силе, т.е. про отмену steambox ни слова.
        • +22
          Вот кстати, никто не хочет проспонсировать меня на ~150-200 килобаксов? (с учетом опций, НДС и растаможивания). Мне микроскоп, вам — живительная карма, PR и небольшая возможность войти в историю :-)
          Я вполне серьёзно.
          • +5
            Поставил плюсик и задумался, поможет ли это хоть косвенно :)

            Может быть, полезнее будет вам вынести этот вопрос в конец поста?
          • 0
            Может быть я спрашивают это в 50-иде снятый раз, но не пробовали ли вы устроится на полставки/ставку в места где хотя какие-нибудь микросхемы делают? Может лаборантом в какое-нибудь учебное заведение, где делают микро схемы для прокладки студентов? Ну то есть не пробовали ли вы тусоваться поближе к местам где это всё делают, дабы иметь косвенный доступ к технологиям и набивать руку?
            • +4
              Да, реальные варианты «потусоваться» в непосредственной близости у меня были, но:

              Лабораторий при университетах, в которых микросхемы полностью делают — во всем мире можно пересчитать по пальцам одной руки. На производстве — дальше «носить контейнеры туда-сюда» не пустили бы все равно в первые 10 лет :-D На разработке схемы/топологии — там уже и самостоятельно все осваивается без фатальных проблем, т.к. непосредственного производства не требует.

              • 0
                То есть на текущий момент какие-то дополнительные знания, которые можно получить на производстве вам особо не требуются?
                • +1
                  В целом, да.
                  Ну и всегда есть люди, которые там работают и у которых можно что-то спросить в случае необходимости :-)
            • +2
              «50-иде снятый» — это где автокоррекция такая, если не секрет? :)
              • 0
                iPad 3, iOS 6.0.0
          • 0
            Будь у меня 1 миллион долларов я бы попытался Вас сманить на свой стартап. Будь у меня три — выделил бы Вам запрашиваемую сумму. А так приходиться лишь заниматься декларациями)
  • +5
    После небольшой цветокоррекции такие панно и на стену не стыдно повесить!
  • +4
    Спасибо, о кольцевых транзисторах не знал.
  • 0
    А существуют способы прочитать flash/eeprom? Например у того же PIC'а?
    • +1
      Да, либо сбрасывают бит защиты памяти лазером, или подключаться микропробниками прямо в сердце микросхемы.
      Мне в ближайшие пол-года предстоит попробовать первый путь с PIC-ами, но не известно получится ли.
      • 0
        Боюсь что всё гораздо проще, сам конкретно с PICами не пробовал, но если верить прайсам ребят занимающихся этой темой, то возможность обнуления локбитов косяк архитектурный который кочует от одного производителя к другому, так что иной раз задумываешься о том, что может быть это не закостенелость мозгов разработчиков и не копипаста, а стандарт, который производители вынуждены соблюдать…

        В двух словах, есть простой, чисто логический способ сброса локбитов, и оборудование его эксплуатирующее, а байки про лазеры и микроэлектроды, не более чем маркетинговая пыль в глаза, хотя и имеют под собой реальное обоснование, всё-же избыточны, ведь чип можно просто воткнуть в программатор и «стереть» так, что бы кроме локбитов ничего не пострадало.
        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
          • 0
            А зачем стирать чипы метро? Для использования в других целях?

            В целом, думаю не выйдет — их проектировали более безопасными, техпроцесс более современный, больше слоев металлизации — сверху ячейки памяти не видно.
            • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
  • +4
    > Что примечательно, на кристалле написано, что это MSP430F123, с большим объемом памяти.

    Такое бывает. Когда кристалл не проходит тест на MSP430F123, то его тестируют на пригодность 122.

    Примерно таки же манипуляции были процессорам 486 серией с маркировками DX и SX.
    • +4
      Да постоянно так делают. Из последних помню AMD E240 — отбраковка E350 с выключенным ядром.
      • 0
        Ну или 3х ядерные AMD Athlon II X3, в которых 4е ядро попросту отключено (но иногда есть шанс его «активировать»). Дома в ПК стоит из такой серии, где посредством нехитрых манипуляций в BIOS де-активированное ядро включается но, к сожалению, загрузка системы вываливается в синий экран.
        • 0
          Так может оно того, повреждено. Попала пылинка при производстве, например. Или тесты на рабочей частоте не прошло. Пришлось бы весь кристалл в брак, а так вот вам продали :)
          • 0
            Да я от этого не горюю — три ядра прекрасно выполняют свою работу и мне этого достаточно. Просто когда брал то знал о такой «фишке» и надеялся «а вдруг повезет».
  • +4
    Только у меня картинки не отображаются?
  • +1
    Насколько же сложны даже простейшие из микросхем =) И картинки получаются красивые, в качестве обоев и на стену и на рабочий стол можно :)
  • +6
    Товарищ автор — проверьте картинка — бОльшая часть не грузятся.
    • +2
      Да блин, жесть, когда трафик в 100 мегабит уперся — вынес большую часть картинок на отдельный хостинг, а он сразу помер стоило только от компьютера отойти

      Вернул все как было :-/
    • +3
      Доступ к заказу p160467 вынуждены заблокировать за создания большей нагрузки на канал сервера, раздачей статического контента, согласно условий оферты:

      5.10. Запрещается размещение следующих видов сайтов:
      Скрипты типа Rapid Leech, массовый хостинг картинок и файлов, торрент-трекеры и торрент-клиенты.


      Мило, теперь я знаю, что на ihc.ru мой сайт держать уже нельзя даже на половину :-)
      • +1
        удалено (не актуально)
      • +1
        Если вы со своего сайта раздаете, то подключите к нему cloudflare.com, это CDN, от подхватит всю вашу статику и спасет от нагрузок.
        И нам лучше — отдача будет идти с гео-распределенных серверов и грузиться быстрее картинки будут.

        Или можете использовать uploadcare.com/ — они тоже картинки раздают через cloudflare.
        • +1
          Cloudfire — подключил, но они запрещают раздавать только статику через себя, требуют чтобы и html раздавался через них. Скрипя зубами пришлось соглашаться.

          До этого спас OVH CDN.
  • 0
    Где фотки???
  • +3
    s.zeptobars.ru не отдает статику, перезалейте на habrastorage.
  • 0
    Респект автору за проделанную работу! Вот бы глянуть под крышку 286/386/486/пеньков. Планируется такой обзор?
    • 0
      Да, это было бы интересно, но у меня только Pentium/Pentium Pro есть. Поделился бы кто 286/386/486…
      • +1
        ПеньПро жалко пилить. Думаю смогу помочь… 486,386 и 286 у меня есть)
        • 0
          ПеньПро у меня 4 штуки ;-)
          2 из них — в работающем двухпроцессорном сервере :-)

          Что-ж, пишите письма, 386 интересен и больше 1шт — есть потаенная мысль попробовать схему восстановить :-)
  • +19
    Могу предложить такие камушки:
    Intel 80286 PLCC, Intel 80386 пластик, 486 SX/DX, Пеньки 75/100/133/166/200 (в том числе и ММХ), Целероны, К6
    Вот в принципе моя коллекция:
    image
    • +1
      Ох, внушительно-то как :-) А можно хайрез?
      • 0
        Надо искать куда я оригинал сохранил
        вот побольше фотка:
        Фото
        • +1
          Вижу там снизу справа зайлоговские процессоры.
          • +2
            Да, там не тока зилоги)
    • 0
      А как храните такую кучу процессоров? В смысле, чтобы было и компактно и ножки не попортились? Я процессоры складываю в коробочку, в несколько слоев и под каждый слой кладу лист полиэтиленового утеплителя, но мне такой способ не очень нравится.
      • 0
        ну ноги гнутые — не без этого
        купил у реселлеров лотки для камней — многие в них как родные стают…
        а не стандартные — пупыркой прокладываю
    • +6
      — Ну что могу предложить, господа? Пять МП, гранаты, дают осечки — примерно 50 на 50, вот пистолеты есть: четыре вальтера, один парабеллум — это из импортного… И теперь отечественный производитель — тульский токарев, он же ТТ, сегодня один, Извини, очень быстро разбирают…
      — Слушай, а откуда всё это?
      — Эхо войны…

      ©
  • +7
    Мультиклет MCp0411100101 — в первом приближении суперскалярный процессор

    Начал внимательно разглядывать картинки ища во втором приближении надписи Xilinx/Alterra :)
    После релиза этих процов у многих были сомнения, а не перемаркированные ли это FPGA.
  • 0
    Как-то не ожидал увидеть внутри Z80 такого «месива».
  • 0
    А капли есть способ вскрывать?
    • 0
      По идее способ тот-же самый, кислота должна работать без проблем.
  • 0
    Эх, детство-детство…
    РУ5, Z80.
  • +5
    Да, BarsMonster великий человек! Случайно услышал о нем, когда еще MD5 крутили… Мы тогда только-только MP осваивали, а он уже во всю на CUDA жжог (в прямом смысле, сгорела друга видюха, но не суть). А терь вишь вон — процессоры, микроскопы… Я бы к нему с радостью на полставки уборщицей пошел, чесслово.

    А вообще, у меня мечта детства — наладить производство полного оригинала i8088 (ну или не интель, а хотяб нашего ВМ, или там NEC V20), к нему какого-нить чипсет, на которых в поздее время собирались XT. И собственно клепать IBM XT совместимые компы (конструкторы). Можно даже в производство пустить как готовый комп в сборе: XT 8088 4,77Mhz/640Kb RAM/CGA (hardware converted to VGA)/IDE controller
    • +1
      Вас интересует что-то вроде такого? habrahabr.ru/post/146160/
      При желании проект можно запихнуть как в маленькую платку с FPGA в красивой коробочке, так и в отдельную микросхему.
      • 0
        Что-то типа, но не совсем. Логику можно в FPGA, так и быть, а вот проц — хочется чтоб оригинал втыкался, или полный его аппаратный клон…
        • 0
          Да, тоже думал об этом. В принципе, это реально.
          Также интересно то-же, но с 386-м процессором, т.к. на нем уже все запускается.
          Из немногих проблем — 5В FPGA нынче уже редкость…
  • +1
    И всё я бы добавил метки на SEM и привёл данные количественного анализа EDX;)
  • –1
    Тони, открой собаку (С) Snatch
  • +1
    Таймер 556 красив, черт возьми!
  • 0
    µm все-таки смотрится чужеродно (хоть и правильнее чем um), но мкм привычнее.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

Самое читаемое Разное