Est-il possible de désosser un circuit intégré analogique à partir d'un exemple physique?

Dernièrement, j'ai étudié les circuits intégrés personnalisés développés par Roland à la fin des années 70 / début des années 80 pour leurs synthétiseurs analogiques.

Ils ont cessé de fabriquer ces composants vers 1989, il n'y a pas de fiches techniques disponibles et ils ne publieront pas, ou n'ont pas d'informations à leur sujet.

L'IR3109 est une puce de filtre DIP16 composée de quatre OTA en cascade et tampons contrôlés par un convertisseur exponentiel. Un schéma interne approximatif est fourni dans certains manuels de service de synthé, et les gens ont fait des clones qui sonnent assez près.

Celui qui m'intéresse est l'IR3R01, une puce «générateur d'enveloppe» DIP16. Utilisé pour créer une sortie de tension continue en réponse aux touches enfoncées sur un clavier et appliquées au filtre ou à l'amplificateur.

Je me demandais s'il était possible d'examiner ces circuits intégrés d'une manière ou d'une autre et de déterminer quels composants et valeurs se trouvent à l'intérieur. Peut-être exposer le dé et l'évaluer au microscope électronique? Je suis sûr que si c'est possible, ce serait très cher.

Bien sûr, c'est possible. Il existe de nombreuses entreprises qui fournissent ces services. La vraie question est de savoir si vous pouvez ou non le faire à la maison.

Vous pourriez vous en sortir sans avoir besoin d'un SEM (microscope électronique à balayage), cette conception pourrait être réalisée en géométrie ~ 3u qui serait imaginable en utilisant la lumière visible.

Vous aurez besoin d'un banc humide pour graver les couches, comme HF pour SiO2, mais vous devrez également retirer Si3N4, SiON et Aluminium. Il est possible que vous ayez besoin d'une gravure sèche (plasma d'Ar dans une chambre à vide) pour retirer les bouchons de tungstène dans les vias.

Vos principaux problèmes seront de mesurer les valeurs exactes des résistances et des condensateurs (le cas échéant). Délimitation des limites des implants de substrat (décoration avec des produits chimiques plus méchants dans un banc humide) et détermination des profils de dopage. Les profils de dopage sont facilement obtenus dans une unité SIMS (spectromètre de masse ionique secondaire) mais certains détails structurels des implants dans le FEOL (Front End of Line) peuvent être subtils.

Il y aura des épaisseurs de couche subtiles qui devront être mesurées avant qu'elles ne soient endommagées ou réduites en épaisseur par les gravures humides.

Il y aura une topographie importante de la surface de la matrice (le CMP n'existait pas à ce moment-là), donc la profondeur de champ pourrait compliquer la prise de vue.

Il serait peu probable que vous puissiez obtenir les caractéristiques exactes du transistor que la puce d'origine avait facilement. Il faudrait vraiment comprendre non seulement le traitement mais la physique des transistors et le rôle des différents implants.

Du côté positif, si vous aviez plusieurs puces (dont vous auriez besoin), vous pourriez être en mesure de libérer l'accès à un transistor et de le mettre sur un traceur de courbe pour mesurer directement. La taille de la fonctionnalité est suffisamment grande et étant une puce analogique, elle contiendrait probablement de gros transistors. Mais il n'y a aucune certitude là-dedans.

L'autre bonne nouvelle est que vous pouvez acheter de vieux SEM à faible coût. Seulement quelques 10 000 $ et même s'ils sont granuleux, cette puce a de grandes fonctionnalités. Faites attention si vous avez une unité SIMS qui peut également l'image (c'est un SEM modifié) afin que vous puissiez vous en sortir sans dupliquer l'eqt.

Votre dernier paragraphe est fondamentalement correct: vous pouvez créer une image de la puce, puis la copier directement ou la rétroconcevoir pour produire une version plus moderne. La première étape pourrait être réalisable par un laboratoire universitaire avec le bon équipement, mais la reproduction ne sera pas un processus bon marché (des centaines de milliers de dollars).

Obtenir une reproduction sonore "exacte" pourrait même ne pas être possible avec les processus IC modernes.

L'autre alternative consiste à caractériser son comportement analogique comme une boîte noire, puis à l'émuler avec un DSP. Il est peu probable que les gens soient satisfaits de cette solution.

Il y a quelques choses intéressantes dans les documents de brevet (je pense qu'il y a des trucs géniaux de Bob Moog dans ses brevets), donc vous pourriez avoir de la chance là-bas.

Comme mentionné ci-dessus, il existe des moyens de "plafonner" une puce et de lire sa structure, même si vous devrez peut-être faire un peu de rétro-ingénierie, de conjectures, etc. pour reproduire la chose exactement lorsqu'il s'agit d'une partie analogique.

Vous pouvez adopter l'approche de la boîte noire de ne pas vous soucier de ce qui est à l'intérieur de la boîte, mais de qualifier son comportement et d'essayer de le reproduire. Cela peut ou non être une cachette à rien, cela pourrait très bien fonctionner, cela pourrait être une énorme douleur, ou vous pourriez inventer quelque chose de mieux par accident en cours de route.

Il existe également (j'en suis sûr) des moyens / logiciels pour qualifier la réponse, puis injecter ce modèle dans un DSP, un microcontrôleur ou quelque chose du genre. Bien sûr, les puristes n'aimeront pas ça, et c'est un peu de la triche.

TBH votre description semble être une fonction assez simple, donc l'approche "boîte noire" consistant à ignorer l'intérieur et à développer simplement un circuit qui fait la même chose peut être l'option la plus simple.