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.
    Zeptobars
    67.82
    Company
    Share post

    Comments 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.
      • UFO just landed and posted this here
          +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)
          • UFO just landed and posted this here
              +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
            • UFO just landed and posted this here
                +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?
              +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.
                              • UFO just landed and posted this here
                                  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.
                                  • UFO just landed and posted this here
                            +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.

                                                                    Only users with full accounts can post comments. Log in, please.