Últimamente he estado investigando circuitos integrados personalizados desarrollados por Roland a finales de los 70 y principios de los 80 para sus sintetizadores analógicos.
Dejaron de fabricar estos componentes alrededor de 1989, no hay hojas de datos disponibles y no darán a conocer, o no tienen información sobre ellos.
El IR3109 es un chip de filtro DIP16 hecho de cuatro OTA en cascada y búferes controlados por un convertidor exponencial. Se proporciona un diagrama interno aproximado en algunos manuales de servicio de sintetizadores, y la gente ha hecho clones que suenan bastante parecidos.
El que me interesa es el IR3R01, un chip DIP16 'generador de envolvente'. Se utiliza para crear una salida de voltaje de CC en respuesta a las teclas que se presionan en un teclado y se aplican al filtro o amplificador.
Me preguntaba si es posible examinar estos circuitos integrados de alguna manera y averiguar 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 caro.
Por supuesto que es posible. Hay muchas empresas que ofrecen estos servicios. La verdadera pregunta es si podría o no hacer esto en casa.
Puede salirse con la suya sin necesidad de un SEM (microscopio electrónico de barrido), ese diseño podría hacerse en una geometría ~ 3u que sería imaginable usando 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 en seco (plasma Ar en una cámara de vacío) para quitar los tapones de tungsteno en las vías.
Sus principales problemas serán medir los valores exactos de las resistencias y los 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 los perfiles de dopaje. Los perfiles de dopaje se obtienen fácilmente en una unidad SIMS (espectrómetro de masas de iones secundarios), pero algunos de los detalles estructurales de los implantes en el FEOL (Front End of Line) pueden ser sutiles.
Habrá espesores de capa sutiles que deberán medirse antes de que se dañen o reduzcan su espesor por los grabados húmedos.
Habrá una topografía significativa de la superficie de la matriz (el CMP no existía entonces), por lo que la profundidad de enfoque podría complicar la toma de fotografías.
Sería poco probable que pudiera obtener fácilmente las características exactas del transistor que tenía 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 varios chips (que necesitaría ), podría liberar el acceso a un transistor y colocarlo en un trazador de curvas para medir directamente. El tamaño de la función 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 puede comprar viejos SEM a bajo costo. Solo unos pocos $ 10K y, aunque son granulados, este chip tiene grandes características. Eso sí, si tiene una unidad SIMS que también puede generar imágenes (es un SEM modificado), por lo que puede salirse con la suya sin duplicar eqt.
Su último párrafo es básicamente correcto: puede crear una imagen del chip y luego copiarlo directamente o realizar ingeniería inversa para producir una versión más moderna. El primer paso podría ser factible en un laboratorio universitario con el equipo correcto, pero la reproducción no será un proceso barato (cientos de miles de dólares).
Es posible que ni siquiera sea posible obtener una reproducción de sonido "exacta" con los procesos IC modernos.
La otra alternativa es caracterizar su comportamiento analógico como una caja negra y luego emularlo con un DSP. Es poco probable que la gente esté contenta con esta solución.
Hay algunas cosas interesantes en los documentos de patentes (creo que hay algunas cosas geniales de Bob Moog en sus patentes), por lo que podrías tener suerte.
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 hay 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 podrías inventar algo aún mejor por accidente en el camino.
También hay (estoy seguro) formas/software para calificar la respuesta y luego inyectar ese modelo en un DSP, microcontrolador o algo así. Por supuesto, a los puristas no les gustará eso, y es un poco trampa.
TBH, su descripción suena como si fuera 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.
adam lorenzo
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