Чи можливо повернути інженеру аналоговий ІМС з фізичного прикладу?

Останнім часом я досліджував власні ІМС, розроблені Роландом наприкінці 70-х / початку 80-х років для їх аналогових синтезаторів.

Вони припинили виробництво цих компонентів близько 1989 року, немає даних даних, і вони не випускають або не мають інформації про них.

IR3109 являє собою мікросхему фільтра DIP16, виготовлену з чотирьох каскадних OTA та буферів, керованих одним експоненціальним перетворювачем. Приблизна внутрішня схема представлена ​​в деяких посібниках з обслуговування синтезаторів, і люди зробили клони, які звучать досить близько.

Мене цікавить IR3R01, мікросхема DIP16 'генератора конвертів'. Використовується для створення напруги постійного струму у відповідь на натискання клавіш на клавіатурі та подання до фільтра або підсилювача.

Мені було цікаво, чи можна якось вивчити ці ІМС і розробити, які компоненти та значення знаходяться всередині. Може, викрити штамб та оцінити його під електронним мікроскопом? Я впевнений, що це можливо, це було б дуже дорого.

Звичайно, це можливо. Є багато компаній, які надають ці послуги. Справжнє питання - чи можна це зробити вдома чи ні.

Ви можете піти, не потребуючи SEM (скануючий електронний мікроскоп), що дизайн може бути виконаний в геометрії ~ 3u, яку можна уявити за допомогою видимого світла.

Вам знадобиться мокра лавка для травлення шарів, як HF для SiO2, але вам також доведеться видалити Si3N4, SiON і алюміній. Можливо, вам може знадобитися сухий травлення (Ar плазма у вакуумній камері) для видалення вольфрамових пробок у віях.

Вашими основними проблемами буде вимірювання точних значень резисторів та конденсаторів (якщо такі є). Визначення меж субстратних імплантатів (прикраса більш противними хімічними речовинами у мокрій лавці) та визначення допінгових профілів. Допінгові профілі легко отримуються в SIMS-апараті (вторинному іонному мас-спектрометрі), але деякі структурні деталі імплантатів у FEOL (передній кінець лінії) можуть бути тонкими.

Будуть тонкі товщини шару, які потрібно буде виміряти, перш ніж вони будуть пошкоджені або зменшені в товщині мокрими травами.

Буде значна топографія поверхні штампу (CMP тоді не існувало), тому глибина фокусування може ускладнити зйомку знімка.

Навряд чи вдасться отримати точні характеристики транзистора, які легко отримав оригінальний чіп. Вам дійсно потрібно було б зрозуміти не просто обробку, а фізику транзистора та роль різних імплантатів.

З позитивного боку, якщо у вас кілька фішок (які ви б потрібні) , ви можете бути в змозі звільнити доступ до транзистора і бути в змозі поставити його на характеріограф для безпосереднього вимірювання. Розмір функції досить великий і, будучи аналоговим чіпом, він, мабуть, мав би в ньому великі транзистори. Але певності в цьому немає.

Інша гарна новина полягає в тому, що ви можете придбати старі SEM за низьку вартість. Лише декілька $ 10K, і навіть якщо вони зернисті, цей чіп має великі функції. Зверніть увагу, якщо у вас є блок SIMS, який також може зображувати (це модифікований SEM), щоб ви могли піти, не дублюючи еквівалент.

Ваш останній абзац в основному правильний: ви можете зобразити чіп, а потім або скопіювати його безпосередньо, або реверсувати інженером, щоб створити більш сучасну версію. Перший крок може бути здійснений університетською лабораторією з належним обладнанням, але відтворення не буде дешевим процесом (сотні тисяч доларів).

Отримати "точне" відтворення звуку можливо навіть неможливо в сучасних процесах ІС.

Інша альтернатива - охарактеризувати його аналогічну поведінку як чорну скриньку, а потім імітувати її DSP. Люди навряд чи будуть задоволені цим рішенням.

У патентних документах є кілька цікавих речей (я вважаю, що в патентах Боб Муг є чудові речі), тож вам може вдатися до удачі там.

Як було сказано вище, існують способи "скасувати" чіп і прочитати його структуру, хоча, можливо, вам доведеться зробити неабияку реверсивну інженерію, здогадки тощо, щоб точно копіювати річ, коли це аналогова частина.

Ви можете скористатися підходом до чорної скриньки, щоб не піклуватися про те, що знаходиться всередині коробки, але кваліфікувати його поведінку та намагатися повторити. Це може бути, а може і не приховуватись ні до чого, це може спрацювати чудово, це може бути величезним болем, або ви можете придумати щось ще краще випадково по дорозі.

Існують також (я впевнений) способи / програмне забезпечення, щоб визначити відповідь, а потім заплести цю модель в DSP, мікроконтролер або щось подібне. Звичайно, пуристам це не сподобається, і це своєрідне обман.

TBH ваш опис звучить так, що це досить проста функція, тому "чорний ящик" підхід ігнорування нутрощів та просто розробка схеми, яка робить те саме, може бути найпростішим варіантом.