Apakah mungkin untuk merekayasa balik IC analog dari contoh fisik?

Akhir-akhir ini saya telah menyelidiki IC khusus yang dikembangkan oleh Roland pada akhir 70-an / awal 80-an untuk synthesizer analog mereka.

Mereka berhenti membuat komponen-komponen ini sekitar tahun 1989, tidak ada lembar data yang tersedia dan mereka tidak akan dirilis, atau tidak memiliki informasi tentang mereka.

IR3109 adalah chip filter DIP16 yang dibuat dari empat OTA bertingkat dan buffer yang dikendalikan oleh satu konverter eksponensial. Diagram internal kasar disediakan dalam beberapa manual layanan synth, dan orang-orang telah membuat klon yang terdengar cukup dekat.

Yang saya tertarik adalah IR3R01, chip 'amplop generator' DIP16. Digunakan untuk membuat voltase DC sebagai respons terhadap tombol yang ditekan pada keyboard dan diterapkan pada filter atau amplifier.

Saya bertanya-tanya apakah mungkin untuk memeriksa IC ini dan mencari tahu apa komponen dan nilai-nilai yang ada di dalamnya. Mungkin mengekspos mati dan mengevaluasinya di bawah mikroskop elektron? Saya yakin kalau itu mungkin akan sangat mahal.

Tentu saja itu mungkin. Ada banyak perusahaan yang menyediakan layanan ini. Pertanyaan sebenarnya adalah apakah Anda bisa melakukan ini di rumah atau tidak.

Anda mungkin pergi tanpa perlu SEM (Scanning Electron Microscope), desain yang mungkin dilakukan dalam ~ 3u geometri yang akan dibayangkan menggunakan cahaya tampak.

Anda perlu bangku basah untuk menghilangkan lapisan, seperti HF untuk SiO2 tetapi Anda juga harus menghapus Si3N4, SiON dan Aluminium. Mungkin Anda membutuhkan etch kering (Ar plasma di ruang hampa udara) untuk menghilangkan colokan tungsten di vias.

Masalah utama Anda akan mengukur nilai tepat resistor dan kapasitor (jika ada). Menggambarkan batas-batas implan substrat (dekorasi dengan bahan kimia yang lebih jahat di bangku basah) dan penentuan profil doping. Profil doping mudah diperoleh dalam unit SIMS (spektrometer Massa Ion Sekunder) tetapi beberapa detail struktural implan dalam FEOL (Front End of Line) dapat halus.

Akan ada ketebalan lapisan halus yang perlu diukur sebelum mereka rusak atau dikurangi ketebalannya oleh etsa basah.

Akan ada topografi yang signifikan dari permukaan cetakan (CMP tidak ada saat itu) sehingga kedalaman fokus mungkin menyulitkan pengambilan gambar.

Tidak mungkin Anda bisa mendapatkan karakteristik transistor yang tepat seperti yang dimiliki chip asli dengan mudah. Anda benar-benar harus memahami tidak hanya memproses tetapi transistor fisika dan peran implan yang berbeda.

Di sisi positif, jika Anda memiliki beberapa chip (yang Anda akan perlu) Anda mungkin dapat membebaskan akses ke transistor dan dapat meletakkannya di pelacak kurva untuk mengukur secara langsung. Ukuran fitur cukup besar dan menjadi chip analog mungkin akan memiliki beberapa transistor besar di dalamnya. Namun tidak ada kepastian dalam hal itu.

Berita bagus lainnya adalah Anda dapat membeli SEM lama dengan biaya rendah. Hanya beberapa $ 10K dan meskipun mereka kasar, chip ini memiliki fitur besar. Pikirkan Anda jika Anda memiliki unit SIMS yang juga dapat gambar (ini adalah SEM yang dimodifikasi) sehingga Anda dapat pergi tanpa duplikat eqt.

Paragraf terakhir Anda pada dasarnya benar: Anda dapat menggambar chip dan kemudian menyalinnya secara langsung atau merekayasa baliknya untuk menghasilkan versi yang lebih modern. Langkah pertama mungkin dapat dilakukan oleh laboratorium universitas dengan peralatan yang benar, tetapi reproduksi tidak akan menjadi proses yang murah (ratusan ribu $).

Mendapatkan reproduksi suara "tepat" bahkan mungkin tidak dapat dilakukan dengan proses IC modern.

Alternatif lain adalah dengan mencirikan perilaku analognya sebagai kotak hitam, kemudian mengemulasi dengan DSP. Orang tidak mungkin senang dengan solusi ini.

Ada beberapa hal menarik dalam dokumen paten (saya yakin ada beberapa hal hebat dari Bob Moog dalam patennya) sehingga Anda mungkin beruntung di sana.

Seperti disebutkan di atas, ada cara untuk "menghapus" sebuah chip dan membaca strukturnya, walaupun Anda mungkin harus melakukan sedikit rekayasa balik, tebak-tebakan, dll. Untuk mereplikasi benda itu persis ketika itu merupakan bagian analog.

Anda dapat mengambil pendekatan kotak hitam untuk tidak memedulikan apa yang ada di dalam kotak, tetapi memenuhi syarat perilakunya dan mencoba untuk mereplikasi itu. Ini bisa jadi atau tidak bisa menyembunyikan apa-apa, itu bisa berhasil, itu bisa sangat menyakitkan, atau Anda bisa menciptakan sesuatu yang lebih baik secara tidak sengaja di sepanjang jalan.

Ada juga (saya yakin) cara / perangkat lunak untuk memenuhi syarat respon dan kemudian menyemprotkan model itu ke dalam DSP, mikrokontroler, atau semacamnya. Tentu saja, kaum puritan tidak akan suka itu, dan itu agak curang.

TBH deskripsi Anda terdengar seperti itu adalah fungsi yang cukup sederhana, sehingga pendekatan "kotak hitam" mengabaikan bagian dalam dan hanya mengembangkan sirkuit yang melakukan hal yang sama mungkin merupakan opsi termudah.