In letzter Zeit habe ich kundenspezifische ICs untersucht, die von Roland in den späten 70ern/frühen 80ern für ihre analogen Synthesizer entwickelt wurden.
Sie stellten die Herstellung dieser Komponenten um 1989 ein, es sind keine Datenblätter verfügbar und sie werden sie nicht veröffentlichen oder haben keine Informationen darüber.
Der IR3109 ist ein DIP16-Filterchip, der aus vier kaskadierten OTAs und Puffern besteht, die von einem Exponentialwandler gesteuert werden. Ein grobes internes Diagramm wird in einigen Synthesizer-Servicehandbüchern bereitgestellt, und Leute haben Klone erstellt, die ziemlich nah klingen.
Der, an dem ich interessiert bin, ist der IR3R01, ein DIP16-Hüllkurvengenerator-Chip. Wird verwendet, um als Reaktion auf das Drücken von Tasten auf einer Tastatur eine Gleichspannung zu erzeugen und an den Filter oder Verstärker anzulegen.
Ich habe mich gefragt, ob es möglich ist, diese ICs irgendwie zu untersuchen und herauszufinden, welche Komponenten und Werte darin enthalten sind. Vielleicht den Würfel freilegen und unter dem Elektronenmikroskop auswerten? Ich bin sicher, wenn es möglich ist, wäre es sehr teuer.
Natürlich ist es möglich. Es gibt viele Unternehmen, die diese Dienste anbieten. Die eigentliche Frage ist, ob Sie dies zu Hause tun könnten oder nicht.
Sie könnten davonkommen, ohne ein SEM (Rasterelektronenmikroskop) zu benötigen, dieses Design könnte in einer ~3u-Geometrie ausgeführt werden, die mit sichtbarem Licht abbildbar wäre.
Sie benötigen eine Nassbank, um Schichten wie HF für SiO2 abzuätzen, aber Sie müssen auch Si3N4, SiON und Aluminium entfernen. Möglicherweise benötigen Sie eine Trockenätzung (Ar-Plasma in einer Vakuumkammer), um Wolframstopfen in Durchkontaktierungen zu entfernen.
Ihre Hauptprobleme werden das Messen der genauen Werte von Widerständen und Kondensatoren (falls vorhanden) sein. Abgrenzung der Grenzen von Substratimplantaten (Dekoration mit unangenehmeren Chemikalien in einer Nassbank) und Bestimmung von Dotierungsprofilen. Die Dotierungsprofile werden leicht in einer SIMS-Einheit (Secondary Ion Mass Spectrometer) erhalten, aber einige der strukturellen Details von Implantaten im FEOL (Front End of Line) können subtil sein.
Es wird feine Schichtdicken geben, die gemessen werden müssen, bevor sie durch die Nassätzungen beschädigt oder in ihrer Dicke reduziert werden.
Es wird eine signifikante Topographie der Oberfläche des Chips geben (CMP gab es damals noch nicht), so dass die Tiefenschärfe die Aufnahme von Bildern erschweren könnte.
Es wäre unwahrscheinlich, dass Sie die genauen Transistoreigenschaften, die der ursprüngliche Chip hatte, leicht erhalten könnten. Sie müssen wirklich nicht nur die Verarbeitung, sondern auch die Transistorphysik und die Rolle verschiedener Implantate verstehen.
Auf der positiven Seite, wenn Sie mehrere Chips hätten (die Sie benötigen würden ), könnten Sie möglicherweise den Zugriff auf einen Transistor freigeben und ihn auf einen Kurven-Tracer legen, um ihn direkt zu messen. Die Feature-Größe ist groß genug und da es sich um einen analogen Chip handelt, hätte er wahrscheinlich einige große Transistoren darin. Aber darin gibt es keine Gewissheit.
Die andere gute Nachricht ist, dass Sie alte SEMs günstig kaufen können. Nur ein paar $ 10.000 und obwohl sie körnig sind, hat dieser Chip große Funktionen. Wohlgemerkt, wenn Sie eine SIMS-Einheit haben, die auch Bilder machen kann (es ist ein modifiziertes SEM), damit Sie möglicherweise davonkommen, ohne eqt zu duplizieren.
Ihr letzter Absatz ist im Grunde richtig: Sie können den Chip abbilden und ihn dann entweder direkt kopieren oder zurückentwickeln, um eine modernere Version zu erstellen. Der erste Schritt könnte von einem Universitätslabor mit der richtigen Ausrüstung durchgeführt werden, aber die Reproduktion wird kein billiger Prozess sein (Hunderttausende von $).
Eine "exakte" Klangwiedergabe ist mit modernen IC-Prozessen möglicherweise nicht einmal möglich.
Die andere Alternative besteht darin, sein analoges Verhalten als Blackbox zu charakterisieren und es dann mit einem DSP zu emulieren. Es ist unwahrscheinlich, dass die Leute mit dieser Lösung glücklich sind.
Es gibt ein paar interessante Dinge in Patentdokumenten (ich glaube, es gibt einige großartige Sachen von Bob Moog in seinen Patenten), also könnten Sie dort Glück haben.
Wie oben erwähnt, gibt es Möglichkeiten, einen Chip zu "entkappen" und seine Struktur zu lesen, obwohl Sie möglicherweise ein gewisses Maß an Reverse-Engineering, Vermutungen usw. durchführen müssen, um das Ding genau zu replizieren, wenn es sich um ein analoges Teil handelt.
Sie können den Black-Box-Ansatz verfolgen, sich nicht darum zu kümmern , was sich in der Box befindet, sondern sein Verhalten qualifizieren und versuchen, es zu replizieren. Dies kann ein Versteck vor nichts sein oder auch nicht, es könnte großartig funktionieren, es könnte ein großer Schmerz sein, oder Sie könnten zufällig etwas noch Besseres erfinden.
Es gibt auch (da bin ich mir sicher) Möglichkeiten / Software, um die Antwort zu qualifizieren und dieses Modell dann in einen DSP, Mikrocontroller oder ähnliches zu spritzen. Natürlich werden Puristen das nicht mögen, und es ist ein bisschen Betrug.
TBH, Ihre Beschreibung klingt, als wäre es eine ziemlich einfache Funktion, daher ist der "Black Box" -Ansatz, die Innenseiten zu ignorieren und nur eine Schaltung zu entwickeln, die dasselbe tut, möglicherweise die einfachste Option.
Adam Lawrence
Renan
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