Микросхемы — наиболее приближены к тому, чтобы называться «черным ящиком» — они и вправду черные, и внутренности их — для многих остаются загадкой.

Эту завесу тайны мы сегодня и приподнимем, и поможет нам в этом — серная и азотная кислота.

Внимание! Любые операции с концентрированными (а тем более кипящими) кислотами крайне опасны, и работать с ними можно только используя соответствующие средства защиты (перчатки, очки, фартук, вытяжка). Помните, у нас всего 2 глаза, и каждому хватит одной капли: потому все что тут написано — повторять не стоит.

Думаю все хоть раз сталкивались с поддельными недорогими, сильно похожими на оригиналы вещами из Китая. Сначала эти были «абибасы» и «ноклы» — сейчас айфоны и микросхемы. Однако если раньше подделывание микросхем ограничивалось либо неправильной маркировкой (когда обычная дешевая микросхема маркировалась как дорогая) или отсутствием микросхемы в корпусе (в лучшем случае там ничего, в худшем — все выводы закорочены) — то сейчас все стало интереснее.

Недавно exp131 и X4ZiM обратили внимание, что некоторые партии популярной микросхемы интерфейса USB-RS232 очень уж подозрительно одинаково глючат: в системе они определяются как обычные FT232RL, «признаются» официальным софтом, но отправляемые данные не передаются. Конечно, все мы привыкли к тому, что ошибку в первую очередь нужно искать у себя… Но что если проблема именно в микросхеме?

Фотографии микросхем: слева работает отлично, справа — глючит. Можно заметить отличие в маркировке — в рабочей микросхеме она выгравирована лазером, в нерабочей — напечатана (впрочем, это не универсальное правило, бывает и наоборот). Сначала смотрим фотографии, выводы в конце.

Вероятно многие из вас уже слышали о проекте Visual6502 — в котором умельцы отсняли по слоям легендарный процессор 6502 (а затем и 6800), восстановили электрическую схему, и написали визуальный эмулятор процессора на JavaScript. Помимо академической ценности, это также позволяет реализовать абсолютно точный эмулятор любых компьютеров, построенных на этих процессорах.

Однако наши соотечественники решили поднять планку выше, намного выше — и начали проект по восстановлению электрической схемы процессора Playstation 1 (MIPS R3051). Этот процессор — изготовлен по намного более тонким нормам чем 6502 (~800нм против ~5000нм), содержит 3 слоя металлизации (вместо 1), и имеет бОльшую площадь (~250тыс транзисторов против 3.5тыс у 6502) — потому объем работы обещает быть по меньшей мере в 100 раз больше.

Цель проекта — создание абсолютно точного эмулятора Playstation 1.

С момента публикации предыдущего поста с вскрытыми микросхемами прошло пол года — пора рассказать, что удалось увидеть нового. Для тех кто пропустил первые 3 серии — вот раз, два, три.

Toshiba TCD1201D — линейный монохромный CCD светочувствительный сенсор из 2048 элементов. Датчики такого типа применяются в факсах, считывателях штрих-кодов и даже на спутниках, фотографирующих землю. Сами светочувствительные элементы — в линии в центре кристалла. Накопленный за время облучения светом заряд постепенно «сдвигается» к краю кристалла двухфазным тактовым сигналом, где он усиливается — и далее уже может быть оцифрован, получится 1 строчка изображения.

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.

Некоторые вещи, к которым мы совсем привыкли, а иногда считаем очень устаревшими и простыми — при ближайшем рассмотрении могут быть гораздо сложнее, чем кажется.

На мой взгляд самыми неожиданно сложными, пусть и кажущимися устаревшими вещами являются кварцевые часы и пленочные фотоаппараты. Доступными их сделали сотни лет развития мирового индустриального производства и многие миллиарды потраченные на R&D.

Кварцевыми часами в этот раз мы и займемся. В качестве пациента — наручные часы Луч Белорусского производства, которые мне подарили в незапамятные времена.

Покупая всякую всячину на ebay, я совершенно случайно наткнулся на OPA627. Это довольно старый, популярный и качественный операционный усилитель, который иногда используют в усилителях аудиофилы (и не только). Однако меня смутила цена — у производителя (Texas Instruments / Burr Brown) они по 16-80$ (в зависимости от исполнения), а на ebay их продавали по 2.7$, включая доставку.

Сразу ясно, что там что-то не то, но интересно было узнать, что именно. Заказал 1шт, а для сравнения — OPA627 в металлическом корпусе за 5$, явно откуда-то выпаянную. Результаты сравнения внутренностей — под катом.

Хоть я и опоздал на день Радио — но о КТ315 я все-же напишу. Этот транзистор видели и паяли многие, но сегодня мы увидим, чем отличаются КТ315 выпущенные в разные годы, какова его конструкция, и сравним его конструкцию с современными зарубежными аналогами.

О производстве

КТ315 — первый транзистор, произведенный по последнему писку моды конца 60-х годов — это планарно-эпитаксиальной транзистор, т.е. коллектор, эмиттер и база изготовляются последовательно на одной пластине кремния: берется пластина кремния, легированная в тип n (это будет коллектор), затем выполняется легирование на некоторую глубину в тип p (это будет база), и затем — сверху еще раз легирование на меньшую глубину в тип n (это будет эмиттер). Далее пластину нужно разрезать на кусочки, и упаковать в пластиковый корпус.

После предыдущих статей с внутренностями микросхем (1, 2) многие писали, что фотографии — это конечно интересно, но хотелось бы знать что есть что.

Сегодня возможность удовлетворить этот закономерный интерес наконец появилась. Ковырять будем 1986ВЕ91Т — это микроконтроллер Миландра, основанный на ядре ARM Cortex-M3 (официально лицензированного). Внутри — 128 КиБ флеш-памяти, 32 КиБ статической памяти, аппаратный USB и 80Мгц ядро, изготовлено по технологии 180нм.

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.

Думаю многие уже слышали про реализованный московскими разработчиками Байкал Электроникс процессор Байкал-Т1 — с двумя ядрами Imagination Technologies P5600 MIPS 32 r5 и набортным 10GbE. Байкал оказался первым, кто реализовал в кремнии это ядро.

Терзал этот процессор я с перерывами больше года — но наконец под катом могу поделиться результатами.

В предыдущих статьях с фотографиями кристаллов микросхем (1, 2, 3) — в комментариях писали о том, что было бы неплохо разобрать простую микросхему по деталям — чтобы было понятно «что есть что» на самом низком уровне, и где там «магический дым» прячется. Я долго не мог выбрать микросхему, в схеме которой можно было бы разобраться за несколько минут — но наконец решение было найдено: ULN2003 — массив транзисторов Дарлингтона.

Несмотря на свою простоту, микросхема до сих пор широко используется и производится. ULN2003 состоит из 21 резистора, 14 транзисторов и 7 диодов. Применяют её для управления относительно мощной нагрузкой (до 50 вольт / 0.5 ампер) от ножки микроконтроллера (или других цифровых микросхем). Каноническое применение — для управления мощными 7-и сегментными светодиодными индикаторами.

Еще недавно Avalon был единственным процессором, специально заточенным на расчет Bitcoin. За прошедшее время Butterfly Labs похоже начала наконец что-то рассылать (но образец их микросхемы получить пока не удалось), и что намного интереснее — получены инженерные кристаллы Bitcoin процессора Bitfury.

Bitfury — радикально эффективнее (по энергопотреблению на Mhash) Avalon-а и BFL, благодаря тому, что произведен по технологии 55нм (на заводе TSMC на Тайване), и схема — полностью нарисована вручную, без использования автоматического синтеза из стандартных ячеек. Так, 1 кристалл Avalon-а как мы помним дает примерно 282 Mhash/sec, а у Bitfury — получается пока порядка 2-3 Ghash/sec (точные цифры будут ясны когда чипы поставят в законченные устройства для майнинга).

Чип Bitfury примечателен тем, что разработал его наш соотечественник из Украины. Впрочем, своего имени он не раскрывает, чтобы не привлекать лишнего внимания. Это была его первая разработка интегральной микросхемы — до этого он недолго занимался FPGA. Что многих может удивить — кристалл не стали тестировать в «шаттле»/MPW (тестовый запуск производства от нескольких заказчиков одновременно) — это заняло бы много времени, хотя цена ошибки была бы и меньше. Проект сразу отправили в серийное производство. Как это ни удивительно, все заработало с первого раза. Окончательную сборку устройств будет организовывать московская компания Метабанк.

Много громких заявлений вокруг Микрона на просторах Рунета — но не часто их удается проверить на практике. Каков он, 90нм от Микрона? Благодаря анонимному читателю удалось получить образец 90нм микросхемы, произведенной на Микроне — 1663РУ1, 16Мбит статической памяти. Не стану томить — 90нм там таки есть!

2 месяца назад я писал о том, что первые заказчики начали получать специализированные компьютеры для майнинга / поддержки сети Bitcoin — Avalon. Я сразу же написал разработчику Avalon'a — Yifu Guo, и он согласился выслать мне несколько микросхем для вскрытия. Однако, посылка погрязла в пучине слоупочты России.

К счастью, со мной связался needbmw — оказалось ему приехал Авалон с одним поврежденным чипом, его отпаяли и отдали мне минуя почту. Теперь мы наконец сможем одним глазком взглянуть на внутренности процессора. Особенно это будет интересно многочисленным желающим разработать свой Avalon с блекджэком и косить миллионы.

Когда в 2013 году Analog Devices выпустила SDR трансивер AD9361 — случилась настоящая революция в цифровой радиосвязи. SDR были и раньше, но теперь в одном чипе можно было получить все: 2 канала на прием и 2 на передачу (с набортными 12-бит ЦАП и АЦП) с шириной канала до 56МГц, локальные генераторы и радиотракт — для работы в диапазоне от 70 (на передачу от 47) до 6000Мгц. На AD9361 «из коробки» можно реализовать почти любой цифровой приемопередатчик, за исключением наверное только UWB и начинающего набирать популярность диапазона 60ГГц (но там без аппаратной многоэлементной ФАР все равно делать почти нечего). Остается лишь добавить источник/приемник данных (пока это обычно FPGA), внешние фильтры и LNA/PA, если задача того требует.

Мне наконец удалось посмотреть, что у него внутри, и — попробовать взглянуть на финансовую сторону производства действительно инновационной микроэлектроники с высокой добавленной стоимостью.

1.5 года назад на Хабре писали о попытке реверс-инжениринга случайно мерцающего светодиода. Тогда попытки проанализировать паттерны мерцания светодиода как черного ящика окончательным успехом не увенчались — однако было установлено распределение скважностей модуляции яркости, и был написан эмулятор. За прошедшее время разные группы вскрывали мерцающие светодиоды — и об их работе стало известно несколько больше. Наконец, дошли до них руки и у меня.

За прошедшее время обнаружилось, что кристаллов «случайного моргания» — довольно много разновидностей. Фотографии и размышления авторов на тему принципа работы аналогичных кристаллов — siliconpr0n.org, cpldcpu.wordpress.com, hackaday.com. Удивляет то, что мало того, что кто-то предметно занимается разработкой и массовым производством такой казалось бы незначительной вещи как мерцающий светодиод — там еще есть и прогресс/конкуренция!