Últimamente he estado investigando circuitos integrados personalizados desarrollados por Roland a fines de los 70 / principios de los 80 para sus sintetizadores analógicos.
Dejaron de fabricar estos componentes alrededor de 1989, no hay hojas de datos disponibles y no se publicarán, o no tienen información sobre ellos.
El IR3109 es un chip de filtro DIP16 hecho de cuatro OTA en cascada y memorias intermedias controladas por un convertidor exponencial. Se proporciona un diagrama interno aproximado en algunos manuales de servicio de sintetizador, y la gente ha hecho clones que suenan bastante cerca.
El que me interesa es el IR3R01, un chip DIP16 'generador de envolvente'. Se utiliza para crear un voltaje de CC en respuesta a las teclas presionadas en un teclado y aplicadas al filtro o amplificador.
Me preguntaba si es posible examinar estos circuitos integrados de alguna manera y determinar qué componentes y valores hay dentro. ¿Quizás exponer el dado y evaluarlo bajo un microscopio electrónico? Estoy seguro de que si es posible, sería muy costoso.
Respuestas:
Por supuesto que es posible. Hay muchas compañías que brindan estos servicios. La verdadera pregunta es si podrías hacer esto en casa o no.
Puede escapar sin necesidad de un SEM (Scanning Electron Microscope), ese diseño puede realizarse en una geometría ~ 3u que sería imposible de usar con luz visible.
Necesitará un banco húmedo para grabar capas, como HF para SiO2, pero también tendrá que eliminar Si3N4, SiON y Aluminio. Es posible que necesite un grabado seco (plasma Ar en una cámara de vacío) para eliminar los tapones de tungsteno en las vías.
Sus principales problemas serán medir los valores exactos de resistencias y condensadores (si los hay). Delimitación de los límites de los implantes de sustrato (decoración con productos químicos más desagradables en un banco húmedo) y determinación de perfiles de dopaje. Los perfiles de dopaje se obtienen fácilmente en una unidad SIMS (espectrómetro de masas de iones secundario) pero algunos de los detalles estructurales de los implantes en el FEOL (extremo frontal de la línea) pueden ser sutiles.
Habrá espesores de capa sutiles que deberán medirse antes de que los grabados húmedos los dañen o reduzcan su grosor.
Habrá una topografía significativa de la superficie del troquel (CMP no existía entonces) por lo que la profundidad de enfoque podría complicar la toma de fotografías.
Es poco probable que pueda obtener las características exactas del transistor que tenía fácilmente el chip original. Realmente necesitaría comprender no solo el procesamiento, sino también la física del transistor y el papel de los diferentes implantes.
En el lado positivo, si tuviera múltiples fichas (que se haría necesario) es posible poder liberar el acceso a un transistor y ser capaz de ponerlo en un trazador de curvas para medir directamente. El tamaño de la característica es lo suficientemente grande y, al ser un chip analógico, probablemente tendría algunos transistores grandes. Pero no hay certeza en eso.
La otra buena noticia es que puedes comprar SEM viejos a bajo costo. Solo unos pocos $ 10K y, aunque son granulados, este chip tiene grandes características. Tenga en cuenta si tiene una unidad SIMS que también puede generar imágenes (es un SEM modificado) para que pueda escapar sin duplicar eqt.
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Su último párrafo es básicamente correcto: puede crear una imagen del chip y luego copiarlo directamente o aplicarle ingeniería inversa para producir una versión más moderna. El primer paso puede ser realizado por un laboratorio universitario con el equipo correcto, pero la reproducción no será un proceso barato (cientos de miles de dólares).
Es posible que obtener una reproducción de sonido "exacta" ni siquiera sea posible con los procesos de IC modernos.
La otra alternativa es caracterizar su comportamiento analógico como un cuadro negro, luego emularlo con un DSP. Es poco probable que las personas estén contentas con esta solución.
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Hay algunas cosas interesantes en los documentos de patentes (creo que hay algunas cosas geniales de Bob Moog en sus patentes), por lo que podría tener suerte allí.
Como se mencionó anteriormente, hay formas de "quitar la tapa" de un chip y leer su estructura, aunque es posible que tenga que hacer un poco de ingeniería inversa, conjeturas, etc. para replicar la cosa exactamente cuando es una parte analógica.
Puede adoptar el enfoque de caja negra de no preocuparse por lo que está dentro de la caja, sino calificar su comportamiento e intentar replicarlo. Esto puede o no ser un escondite para nada, podría funcionar muy bien, podría ser un gran dolor o podría inventar algo aún mejor por accidente en el camino.
También hay (estoy seguro) formas / software para calificar la respuesta y luego arrojar ese modelo en un DSP, microcontrolador o somesuch. Por supuesto, a los puristas no les gustará, y es un poco engañoso.
TBH, su descripción parece ser una función bastante simple, por lo que el enfoque de "caja negra" de ignorar el interior y simplemente desarrollar un circuito que haga lo mismo puede ser la opción más fácil.
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