Компания
35,97
рейтинг
5 ноября 2013 в 15:47

Разное → Гик порн 3: Как «открыть» микросхему и что у неё внутри? Советские Z80, TTL логика, FPGA Altera Cyclone I и другие

Продолжаем ковырять внутренности микросхем. Для тех кто пропустил первые 2 серии — вот раз, вот два.

К553УД1А — один из первых советских интегральных операционных усилителей.
Этот экземпляр был произведен в марте 1978.


Функциональный аналог µa709. Тем не менее, чип не являлся послойной копией:


7555 — это КМОП версия популярного таймера 555.

На чипе несколько интересных моментов. Видите «неиспользуемые» via на сложенном змейкой резисторе сверху чипа, и в центре? Они нужны чтобы подстраивать сопротивление изменяя только маску последнего металла. Также бросаются в глаза огромные многопальцевые «силовые» транзисторы.


Помните мы говорили, что самая простая микросхема — это 74AHC00? Мы ошибались.
Самая простая микросхема — её 1-гейтовая версия, SN74AHC1G00 производства Texas Instruments. Размер кристалла — 520x420 µm.


После травления 2(!) слоев металлизации, мы видим, что площадь практически полностью занята падами, защитой входов и транзисторами выхода. Веселенькая раскраска под падами — результат частично протравленного диэлектрика, маскированного тем, что осталось от золотой проволоки.


MC33152 — сдвоенный драйвер силовых полевых транзисторов. Букавально половина кристалла занята мощными транзисторами (2 pull-up, 2 pull-down), на 1.5А с 14нс фронтами. Примечательно как изменяется ширина дорожек вдоль силовых транзисторов, чтобы соответствовать протекающему току в данной точке.

Размер кристалла — 1765x1470 µm.


Ti MAX3232 — RS232 приемопередатчик с генератором двухполярного питания на внешних конденсаторах.
Размер кристалла — 3113x1955 µm.


Toshiba TB6560AHQ — один из широко использующихся драйверов шаговых двигателей.
Сразу бросаются в глаза сдвоенные соединения к силовым выходам. Для улучшения отвода тепла кристалл припаян к медному тепло-распределителю толщиной 2мм.

Размер кристалла — 5338x4828 µm.


Т34ВМ1 — Z80-совместимый процессор, производившийся на Ангстреме с 1991 года.
Размер кристалла 4513x4251 µm.

Надпись на кристалле «U880/5» подсказывает, что он вероятно был произведен из комплекта масок, полученных от восточно-германской компании VEB Mikroelektronik «Karl Marx» in Erfurt (MME).


Есть подозрение, что Т34ВМ1, произведенные на разных заводах могли иметь разные кристаллы.
А вот сам Т34ВМ1 в прекрасном белоснежном корпусе:


Altera Cyclone EP1C3 — самая маленькая FPGA первого поколения от Altera.
На кристалле 2910 LE, 1 PLL и 58.5 кибибит памяти (13 блоков M4K, каждый по 128x36 бит).


На уровне поликремния — видим, что каждый блок памяти M4K разделен на 2 половинки (итого 26 «прямоугольничков» в двух вертикальных рядах). Структура массива логических элементов — не симметричная, в правой части массива — прямо по середине воткнута PLL.

Половину площади кристалла занимает периферия, что не удивительно учитывая все буйство поддерживаемых стандартов ввода-вывода.


Zilog Z80: После фотографий аналогов Z80 из ГДР и СССР, наконец очередь дошла и до оригинала. Код даты производства — 9012.

Из заметных отличий — периферия оригинального Z80 нарисована существенно компактнее, в центре кристалла — надпись DC (на аналогах — в этом месте дырка, но надписи нет).

Размер кристалла — 3545x3350 µm, по площади в 1.6 раза меньше Т34ВМ1.


Power Integrations TNY264 — высокоинтегрированная микросхема для ACDC преобразователей со встроенным 700В MOSFET-ом.
Размер кристалла — 2457x1306 µm.


Fairchild 74VHC595 — микросхема стандартной логики, 8-и битный счетчик. Можно сравнить с OnSemi 74HC595.

Размер кристалла — 800x690 µm. Технология 800нм.




NXP 74HC595 — еще один стандартный сдвиговой регистр. Сравните с Fairchild 74VHC595 и OnSemi 74HC595.

Размер кристалла — 953x866 µm, технология изготовления 2мкм.


Уровень поликремния:


Fairchild 74F109PC — сдвоенный JK триггер из самой быстрой биполярной 7400 TTL серии — F.

Размер кристалла — 1436x1255 µm.


UTC LM2940L-5.0 — 1A линейный стабилизатор напряжения с малым падением напряжения.
Примечательны 5 контактов справа внизу — видимо использовались для подстройки выходного напряжения пережиганием перемычек между ними.


КР1858ВМ1 — серийный Z80-совместимый процессор, производившийся в СССР. Надпись на кристалле «U880/6» подсказывает, что разрабатывался он также в восточной Германии в VEB Mikroelektronik «Karl Marx» in Erfurt (MME). По сравнению с Т34ВМ1 — площадь кристалла уменьшена в 1.6 раза, немного переработана периферия.

Также можно сравнить с MME Z80A и Zilog Z80.

Размер кристалла — 3601x3409 µm.


КР1858ВМ3 — последний советский Z80. Этот экземпляр произведен на Белорусском заводе Транзистор в 1995 году.

В отличии от предыдущих советских вариантов Z80 — тут КМОП 2мкм, однако из-за довольно «свободной» топологии (в дополнение к естественной меньшей плотности КМОП логики) размер кристалла получился даже больше, чем у 4мкм NMOS КР1858ВМ1.

Размер кристалла — 5050x4657 µm.


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.

PS. Для последующего вскрытия в Москве (или с пересылкой почтой) ищется старое железо — процессоры Intel 386 и ранее, карты ISA для 386 (они в рабочий компьютер пойдут), игра волк-заяц, тетрис, старые наручные электронные часы и электронные калькуляторы (1985-90-е года и раньше). Пишите, если что-то из этого у вас есть. Благодарности в статье, лучи кармы гарантируются + осознание того, что ваша вещь обретет бессмертие :-)
Автор: @BarsMonster
Zeptobars
рейтинг 35,97
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Комментарии (43)

  • +17
    Узнал автора по первой же картинке :)
  • +11
    ооо, свежие фотки голых кристаллов :) спасибо, с удовольствием пересмотрел предыдущие эротические фотосессии
  • +2
    Дома в загашниках кучки К555 серий лежат., если не ошибаюсь вроде К. На них еще домашний Спектрум работает. Нет ли желания распотрошить?
    • +11
      Спектрум распотрошить, как можно!
      … ничего у людей нет святого
      • +2
        Как у вас такая шальная мысль в голове родилась. Эта прелесть лежит и никто на нее не покуситься.
      • 0
        Даже представляю как он прерывисто стонет.
      • 0
        Я вот хотел бы, что бы расковыряли еще одну святыню. Amiga 600 или 1200.
        если быть совсем точным то MC68EC020 :)
    • 0
      Стандартная логика постепенно становится менее интересной, за исключением разве что различных вариантов 74HC595 — но в спектруме они вероятно не использовались.

      Вот кстати список того, что было бы интересно найти: habrahabr.ru/qa/49788/
  • +1
    Интересно что в микросхемах RTC старых и новых типов…
    • +1
      Хорошая идея :-)
      • +3
        На днях пробовал открыть одну, а там…
        ...почти рекурсия









        • +1
          Ух ты, встроенный аккумулятор?
          • +1
            Ага, тоже был в шоке…
  • +5
    Аккуратная топология Z80 наводит на мысль о том, что их еще ручками рисовали, красота :)
  • +1
    Хочу ковёр из MAX3232
  • +2
    У меня просто нет слов насколько это прекрасно, восхитительно, изящно и элегантно. Фотография Z80 вообще одно из самых красивых, что я видел за всю жизнь.
  • +1
    Помню, в детстве я разломал КМ155ЛА8 (это то же что К155ЛА3, т.е. SN7400, но с открытым коллектором и в керамическом корпусе) и испытал дикий восторг, когда рассматривая кристалл под микроскопом, увидел буквы «ЛА8». Для меня это было нечто вроде послания внеземной цивилизации! :)
  • +3
    Мне конечно далеко до подобной техники, но вот снял AMOLED от SGS1 в отраженном свете
  • +3
    Гик порн 3: Как «открыть» микросхему и что у неё внутри?
    Хорошо всё-таки, что этим микросхемам уже есть 18 лет. А то мало ли, что бы в них усмотрели эксперты Роскомнадзора.
  • 0
    От фото Z80 опять нахлынула ностальгия по тем временам, когда через тернии походов на радиобазар и клубы канифольного дыма, глубокой ночью я в первый раз увидел заставку Sinclair Research )
  • +1
    … А я вот из статьи приставку «киби» узнал (кибибит).

    кибибит = 2^10, килобит = 10^3.

    Век живи — век учись!
    • +2
      А, вы просто пропустили знаменитые бурленiя говнъ на 300+ комментов, по поводу «нужности» (и чаще — «ненужности») этих приставок.
  • +1
    Кому интересно, вот кое-что про АЛУ Z80
    www.righto.com/2013/09/the-z-80-has-4-bit-alu-heres-how-it.html

    Также сканы КМОП Z84c00 (2 слоя металлизации)
    visual6502.org/images/pages/Zilog_Z84C00_die_shots.html
  • 0
    Игра Волк-Заяц точно была, валялась где то у родителей, вряд ли её выкинули. Если к тому времени будет актуально — могу привезти после новогодних праздников.
  • +1
    BarsMonster, ещё хотелось бы заглянуть в китайские «капельки». Часы, тетрис
    • 0
      Присоединюсь к хотелке. Тоже всегда было интересно.
      • +2
        Думал многим интересно. Кстати, компаунд даже травить не всегда нужно, просто сковырнуть можно.





        www.kaibader.de/exposing-a-chip-on-board/
  • –4
    вспомнилась шутка среди электронщиков тех времен — у нас в СССР нет цифровых микросхем, у нас все микросхемы аналоговые (в смысле аналоги)
    • –4
      Мне больше нравится «наши советские микросхемы — самые большие микросхемы в мире!»
  • –4
    вспомнилась шутка среди электронщиков тех времен — у нас в СССР нет цифровых микросхем, у нас все микросхемы аналоговые (в смысле аналоги)
  • +1
    О, я нашел кому задать вопрос.
    На сколько сложно снять полную копию чипа, так, что бы его можно было повторить в плис или в железе?
    Речь идет о кастом-чипах компьютера commodore amiga. Если первые чипы ocs (21 тыс. транзисторов, процесс 5мкм) так или иначе повторены, то более современные aga (80 тыс транзисторов, процесс 1.5 мкм) до сих пор нет.
    • 0
      Вы сорвали мою мысль. Действительно очень интересно.
    • +1
      Любители этим успешно занимаются на более простых чипах — 6502 полностью восстановлен например.
      Сейчас также идет вполне успешная работа (с моим участием) по восстановлению БК-0010, скоро статейку напишу на эту тему.

      Так что ocs восстановить вполне реально, а вот на aga — нужно будет год жизни отдать :-)
      Недавно я писал про восстановление схемы Playstation I — вот там очень много работы, схема похожего класса сложности (800нм).

      • 0
        Про 6502 и z80 я в курсе, но это техпроцесс 5-3 мкм и количество транзисторов 4-8.5 тыс соответственно.
        Вопрос конкретно про эти чипы. Например, у меня есть несколько таких чипов. Можно ли их где-то отсканировать таким образом, что бы возможно было восстановить логику работы? Например выложить сканы в сеть и попросить энтузиастов расшифровать?
        Может есть кто-то кто занимается этим за небольшой гешефт?
        • 0
          Фотографии за деньги-то точно можно сделать, а вот восстановление схемы — это сотни и тысячи часов каторжного труда. Тут с мотивацией будет намного сложнее :-)
          • 0
            Я думаю достаточно сделать фото и просто выложить сканы в сообщество amiga.
            Это может сработать.
            • 0
              Ну и много там спецов по реверсу чипов?
              сканы 68к уже получены — можно начинать =)

              Эти чипы ждут своей очереди:
              Commodore 5719 9144 CSG 318072-01 5719 4491 44 DIP48 F.W. 2011-05-16 3: DPKG MISC GARY gate array logic floppy controller & misc logic for the Amiga
              Commodore 8364 9139 CSG, 252127-02, 8364R7PD, 3991 27 DIP48 K.H 2011-08-20 2 AUD Amiga Paula, revision 7
              Commodore 8373 9144 CSG, 390433-02, 8373R4PD, 4491 24 DIP48 K.H 2011-08-20 2 VID Amiga Super Denise, revision 4
              Commodore 8375 9135 CSG 390544-01 8375 3591 20 PLCC F.W. 2011-05-16 2 MISC Amiga 500 Agnus 2 MB PAL
              MOS Technology 8362 8912 MOS, 8362R8, 1289 28 DIP48 K.H 2011-08-20 2 VID Amiga Denise, revision 8
              MOS Technology 8371 8752 MOS, 8371M, 5287 21 PLCC68 K.H 2011-08-20 2 DMA Amiga Fat Agnus

              Будет больше толку если сообщество Amiga скинется на поддержку пацанам
              • 0
                > Ну и много там спецов по реверсу чипов?
                Вообще была Jeri Ellsworth, которая сделала клон c64 сначала c-one, потом c64 в джойстике.
                Потом она сделала клон amiga500, пользуясь кусками документации и собственным электронным микроскопом, но проект забросила и сорцы никому не отдает.

                >Будет больше толку если сообщество Amiga скинется на поддержку пацанам
                Как я понимаю, сканы снять это нужна техника, но выполнимо.
                Дальше надо расшифровывать, и это дело довольно трудоемкое, и заниматься этим особо некому.
                • 0
                  Вообще была Jeri Ellsworth
                  Разве она занимается реверсом? Как бы то ни было, у неё там VR и всякое. Задаром она точно не будет чипы ковырять.

                  Потом она сделала клон amiga500, пользуясь кусками документации и собственным электронным микроскопом, но проект забросила и сорцы никому не отдает.
                  А толку-то, когда есть свободно доступный minimig?
                  • 0
                    > Разве она занимается реверсом?
                    Безусловно.
                    Я же написал, она ради интереса сделала клон c64. Именно голым реверсом.
                    И так же сделала почти полную работу по клону amiga500, но не нашла покупателя на этот проект и переключилась на клонирование игровых автоматов (в то время)

                    > Как бы то ни было, у неё там VR и всякое.
                    И что? Да, сейчас очки разрабатывает и продает.

                    > Задаром она точно не будет чипы ковырять.
                    Кто говорил, что 1. она должна их ковырять, 2. что задаром?

                    > А толку-то, когда есть свободно доступный minimig?
                    — минимиг — это эмулятор в чипе, а не клон в чипе. по этому первые года два после выпуска там фиксили баги, да и сейчас оно 99% совместимое, а не 100% совместимое.
                    — Jeri Ellsworth закончила клон amiga500 в районе 2005 года. пруф: www.youtube.com/watch?v=5uaDzF99a80
                    — minimig начали разрабатывать в 2005, а релиз к 2006 году. пруф: en.wikipedia.org/wiki/Minimig
                    • 0
                      Кто говорил, что 1. она должна их ковырять, 2. что задаром?
                      Уж точно не я. Вы комментарии что-ли выше почитайте. Кандидатуру предложили вы.

                      минимиг — это эмулятор в чипе
                      нет. это собственная реализация на основе документации.

                      Мне, честно говоря, всё равно, кто когда начал. Важно лишь то, что minimig можно использовать, в отличие от его мифического собрата.
                      Ну и как бы мне эти ссылки не нужно приводить, я в курсе.
                      Бывших амижников нее бывает :-)
                      • 0
                        > Уж точно не я. Вы комментарии что-ли выше почитайте. Кандидатуру предложили вы.
                        Я просто привел пример, как один энтузиаст (а, все же, нельзя сказать, что она не энтузиаст комодора и амиги) смог сделать такой объем работы в одиночку. Так что нельзя сказать, что комьюнити ничего не может, всегда есть шанс, что найдутся еще такие люди или команда людей.

                        > нет. это собственная реализация на основе документации.
                        Да. Именно это я и назвал эмуляцией в чипе, т.к. реальные чипы амиги не повторены 1 к 1, со всеми задержками и глюками, а сделан только аналог его внешнего поведения на основе спецификаций. Кстати большАя часть спеков доступна, если посмотреть патенты инженеров амиги.

                        > Бывших амижников нее бывает :-)
                        Да, каких только не бывает, на самом деле :)
                        • 0
                          всегда есть шанс, что найдутся еще такие люди или команда людей.
                          Есть, на них я и давал ссылку. Амижными чипами уже занимаются сейчас. И в отличии от Джерри, не на продажу, а в свободный доступ.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

Самое читаемое Разное