Có thể thiết kế đảo ngược một IC tương tự từ một ví dụ vật lý?

Gần đây tôi đã nghiên cứu các IC tùy chỉnh được Roland phát triển vào cuối những năm 70 / đầu thập niên 80 cho các bộ tổng hợp tương tự của chúng.

Họ đã ngừng sản xuất các thành phần này vào khoảng năm 1989, không có dữ liệu có sẵn và họ sẽ không phát hành hoặc không có thông tin về chúng.

IR3109 là chip lọc DIP16 được làm từ bốn OTA xếp tầng và bộ đệm được điều khiển bởi một bộ chuyển đổi theo cấp số nhân. Một sơ đồ nội bộ thô được cung cấp trong một số hướng dẫn sử dụng dịch vụ tổng hợp và mọi người đã tạo ra các bản sao nghe có vẻ khá gần gũi.

Thứ tôi quan tâm là IR3R01, chip 'máy tạo phong bì' DIP16. Được sử dụng để tạo ra điện áp DC để đáp ứng với các phím được nhấn trên bàn phím và được áp dụng cho bộ lọc hoặc bộ khuếch đại.

Tôi đã tự hỏi nếu có thể kiểm tra các IC này bằng cách nào đó và tìm ra các thành phần và giá trị bên trong. Có thể phơi bày cái chết và đánh giá nó dưới kính hiển vi điện tử? Tôi chắc chắn nếu có thể nó sẽ rất tốn kém.

Tất nhiên là có thể. Có rất nhiều công ty cung cấp các dịch vụ này. Câu hỏi thực sự là liệu bạn có thể làm điều này ở nhà hay không.

Bạn có thể thoát ra mà không cần SEM (Kính hiển vi điện tử quét), thiết kế đó có thể được thực hiện trong hình học ~ 3u có thể tưởng tượng bằng ánh sáng khả kiến.

Bạn sẽ cần một băng ghế ướt để khắc các lớp, như HF cho SiO2 nhưng bạn cũng sẽ phải loại bỏ Si3N4, SiON và Nhôm. Có thể bạn cần một bản khắc khô (Ar plasma trong buồng chân không) để loại bỏ phích cắm vonfram trong vias.

Vấn đề chính của bạn sẽ là đo các giá trị chính xác của điện trở và tụ điện (nếu có). Phân định ranh giới của cấy ghép chất nền (trang trí bằng các hóa chất khó chịu hơn trong băng ghế ướt) và xác định cấu hình doping. Các cấu hình doping có thể dễ dàng thu được trong một đơn vị SIMS (Máy quang phổ khối ion thứ cấp) nhưng một số chi tiết cấu trúc của bộ cấy trong FEOL (Front End of Line) có thể tinh tế.

Sẽ có độ dày lớp tinh tế sẽ cần phải đo trước khi chúng bị hư hỏng hoặc giảm độ dày bởi các bản khắc ướt.

Sẽ có địa hình quan trọng của bề mặt của khuôn (CMP không tồn tại sau đó) vì vậy độ sâu của tiêu điểm có thể làm phức tạp việc chụp ảnh.

Sẽ không chắc là bạn có thể có được các đặc tính bóng bán dẫn chính xác mà chip ban đầu có dễ dàng. Bạn thực sự cần phải hiểu không chỉ xử lý mà cả vật lý bóng bán dẫn và vai trò của các bộ cấy khác nhau.

Về mặt tích cực, nếu bạn có nhiều chip (mà bạn sẽ cần), bạn có thể giải phóng quyền truy cập vào một bóng bán dẫn và có thể đặt nó trên một máy đo đường cong để đo trực tiếp. Kích thước tính năng đủ lớn và là một chip tương tự, nó có thể sẽ có một số bóng bán dẫn lớn trong đó. Nhưng không có gì chắc chắn trong đó.

Một tin tốt khác là bạn có thể mua SEM cũ với giá thấp. Chỉ một vài $ 10K và mặc dù chúng có hạt nhưng con chip này có các tính năng lớn. Xin lưu ý nếu bạn có một đơn vị SIMS cũng có thể hình ảnh (đó là một SEM được sửa đổi) để bạn có thể thoát khỏi mà không cần sao chép eqt.

Đoạn cuối của bạn về cơ bản là chính xác: bạn có thể hình ảnh con chip và sau đó sao chép trực tiếp hoặc đảo ngược nó để tạo ra một phiên bản hiện đại hơn. Bước đầu tiên có thể được thực hiện bởi một phòng thí nghiệm của trường đại học với thiết bị chính xác, nhưng việc tái tạo sẽ không phải là một quá trình rẻ tiền (hàng trăm ngàn đô la).

Việc tái tạo âm thanh "chính xác" thậm chí có thể không thực hiện được với các quy trình IC hiện đại.

Một cách khác là mô tả hành vi tương tự của nó là một hộp đen, sau đó mô phỏng nó bằng DSP. Mọi người khó có thể hài lòng với giải pháp này.

Có một vài điều thú vị trong các tài liệu bằng sáng chế (tôi tin rằng có một số thứ tuyệt vời của Bob Moog trong bằng sáng chế của mình) để bạn có thể gặp may mắn ở đó.

Như đã đề cập ở trên, có nhiều cách để "bỏ nắp" một con chip và đọc cấu trúc của nó, mặc dù bạn có thể phải thực hiện một chút kỹ thuật đảo ngược, phỏng đoán, v.v. để sao chép chính xác khi đó là một phần tương tự.

Bạn có thể thực hiện phương pháp hộp đen không quan tâm đến những gì bên trong hộp, nhưng đủ điều kiện hành vi của nó và cố gắng tái tạo nó. Điều này có thể hoặc không thể che giấu không có gì, nó có thể hoạt động tuyệt vời, nó có thể là một nỗi đau lớn, hoặc bạn có thể phát minh ra một thứ thậm chí còn tốt hơn một cách tình cờ trên đường đi.

Ngoài ra còn có (tôi chắc chắn) các cách / phần mềm để đủ điều kiện phản hồi và sau đó đưa mô hình đó vào DSP, vi điều khiển hoặc somesuch. Tất nhiên, những người theo chủ nghĩa thuần túy sẽ không như vậy, và đó là một sự gian lận.

TBH mô tả của bạn nghe có vẻ như là một chức năng khá đơn giản, vì vậy phương pháp "hộp đen" bỏ qua bên trong và chỉ phát triển một mạch làm điều tương tự có thể là lựa chọn dễ dàng nhất.