Wenn Sie Ihre eigenen Produkte herstellen, neue Funktionen in alte Geräte integrieren oder einfach nur verstehen möchten, wie etwas auf einer grundlegenderen Ebene funktioniert, dann sollten Sie sich mit dem Reverse Engineering von Halbleiterchips befassen. Das Reverse Engineering eines Halbleiterchips ist ein anspruchsvoller Prozess, der zunächst überwältigend wirken kann. Dabei werden Logikgatter, Datenpfade und andere Elemente in ihre Grundkomponenten zerlegt, damit sie auch für jemanden ohne Vorkenntnisse über die Funktionsweise dieser Chips leicht verständlich sind.
Was ist ein Halbleiterchip?
Ein Halbleiterchip oder IC (integrierter Schaltkreis) ist ein elektronischer Schaltkreis, der als einzelnes Stück aus halbleitendem Material hergestellt wird. Sie werden in der Regel aus Silizium hergestellt, aber es werden auch andere Substanzen verwendet. Halbleiterchips werden in fast allen modernen Elektronikgeräten verwendet, darunter Computer, Smartphones und Haushaltsgeräte.
Das bedeutet: Wenn Sie verstehen möchten, wie etwas funktioniert, das einen Mikroprozessor verwendet, müssen Sie verstehen, wie der Mikroprozessor funktioniert. Und um zu verstehen, wie er funktioniert, müssen Sie ihn zerlegen und sich die einzelnen Teile ansehen. Dieser Vorgang wird als Reverse Engineering eines Halbleiterchips bezeichnet.
Warum Halbleiterchips rückentwickeln?
Reverse Engineering von Halbleiterchips. Dieser Prozess ist besonders nützlich, wenn Sie verstehen möchten, wie Technologie funktioniert. Er kann auch verwendet werden, um eigene Produkte oder Schaltungen in einer Vielzahl unterschiedlicher Bereiche zu entwickeln, beispielsweise in der Computertechnik, Robotik oder modernen Technologie. Dies kann nützlich sein, wenn Sie ein bestehendes Produkt oder Schaltungsdesign ändern oder etwas Neues entwickeln möchten. Das Reverse Engineering eines Halbleiterchips kann Ihnen auch helfen, Geld zu sparen. Da Sie verstehen, wie etwas funktioniert, können Sie möglicherweise eine Schaltung entwickeln, die dasselbe leistet, aber weniger kostet. Möglicherweise können Sie auch Ihr eigenes Design entwickeln, anstatt einen Chip mit einem bestehenden Design zu kaufen. Dies kann hilfreich sein, wenn Sie ein Produkt entwickeln möchten, aber eine spezielle Schaltung benötigen, um es mit Strom zu versorgen.
Wie beginnt man mit dem Reverse Engineering eines Halbleiterchips?
Schritt 1. Ausrüstung vorbereiten
Als Erstes müssen Sie die für diesen Vorgang erforderlichen Geräte zusammenstellen. Sie benötigen ein Chip-Entfernungsgerät, ein Mikroskop, einen manuellen oder automatischen Chip-Leser, ein Chip-Entkapselungsgerät, eine Vakuum-Entlötpumpe, ein Skalpell, eine Pinzette, eine Lupe und einen Probenbeutel.
Einige dieser Werkzeuge befinden sich möglicherweise bereits in Ihrer Krimskrams-Schublade, andere müssen Sie möglicherweise kaufen. Das Chip-Entfernungsgerät ist das Gerät, mit dem Sie den Chip von der Leiterplatte entfernen. Es gibt verschiedene Entfernungsgeräte, die jedoch alle relativ einfach sind. Das Mikroskop dient dazu, die kleinen Details im Inneren des Chips zu sehen. Ein Chip-Lesegerät wird verwendet, um die auf dem Chip gespeicherten Daten zu interpretieren.
Schritt 2. Dekodieren von Binär- und Hexadezimalzahlen
Ein wichtiger Teil der Rückentwicklung eines Halbleiterchips ist das Erlernen der Dekodierung von Binär- und Hexadezimalzahlen.
Binärzahlen werden von Computern zur Darstellung von Daten verwendet. Anstelle von Buchstaben und Zahlen werden bei Binärzahlen nur die Zahlen 0 und 1 verwendet. Binärzahlen werden oft mit B oder bin abgekürzt.
Hexadezimalzahlen sind eine Möglichkeit, Binärzahlen Buchstaben zuzuordnen, damit sie leichter zu lesen und zu merken sind. Bei Ihrem Reverse Engineering werden Sie wahrscheinlich auf Hexadezimalzahlen stoßen.
Möglicherweise müssen Sie jedoch wissen, wie man Hexadezimalzahlen in Binärzahlen entschlüsselt, um zu verstehen, was Sie sehen. Dies kann nützlich sein, wenn Sie Daten betrachten, die auf einem Chip gespeichert wurden. Sie können Binärzahlen in Hexadezimalzahlen entschlüsseln, indem Sie jede Gruppe von 4 Bits in 2 Bits aufteilen. Diese 2 Bits sollten den Buchstaben des Alphabets entsprechen. Beispielsweise entspricht die Binärzahl 10101 der Hexadezimalzahl B5.
Schritt 3: Identifizieren der verschiedenen Teile eines Chips
Die verschiedenen Teile eines Chips werden als Knoten oder Nodes bezeichnet. Diese finden Sie in der Regel auf der Verpackung oder in der Bedienungsanleitung eines Chips.
Sie können sie auch im Internet finden. Allerdings müssen Sie vorsichtig sein, da einige Websites unklar sind oder Fehlinformationen enthalten.
Der Stromversorgungsknoten ist für die Umwandlung von Spannungen und die Stromversorgung des restlichen Chips verantwortlich.
Der Taktknoten steuert die Geschwindigkeit, mit der Daten verarbeitet werden.
Der Steuerknoten verwaltet die Prozesse, die innerhalb des Chips ablaufen.
Der Datenpfadknoten ist für die Verbindung verschiedener Teile des Chips und die Übertragung von Daten zuständig.
Der Eingangsknoten steuert den Datenfluss, der in den Chip gelangt.
Der Ausgangsknoten steuert den Datenfluss, der den Chip verlässt.
Entwicklung der Halbleiterindustrie
Nach über einem halben Jahrhundert der Entwicklung hat sich die Halbleiterindustrie allmählich von einigen wenigen Oligopolunternehmen zu einer wachsenden Zahl neuer Unternehmen diversifiziert. Das Geschäftsmodell hat sich ebenfalls weiterentwickelt, von den frühen integrierten Geräteherstellern (IDM) zu verschiedenen Formen wie Fabless, Foundry, EDA-Tools, IP-Lizenzierung und Chipdesign-Dienstleistungen. Nach vielen Jahren der Differenzierung ist die Branche in den letzten Jahren in eine Phase der rasanten Konsolidierung eingetreten, deren Epizentrum im Silicon Valley in den USA liegt.
2015–2016
Insbesondere in den Jahren 2015 und 2016 wurden Unternehmen mit einer Marktkapitalisierung von mehreren Milliarden Dollar wie Fairchild, Broadcom, Freescale, ARM und Altera übernommen, was auf einen „umgekehrten” Trend in der Branche hindeutet.
Im Jahr 2015 erfasste eine Welle von Fusionen und Übernahmen die globale Halbleiterindustrie. Laut Statistiken belief sich der Gesamtwert der Fusionen und Übernahmen auf fast 160 Milliarden US-Dollar, das Sechsfache des höchsten Jahreswerts in der Geschichte der Halbleiterindustrie.
2017–2023
Die Entwicklung von Halbleitern hat von 2017 bis 2023 einen enormen Wachstumsschub erlebt. Dies ist auf den zunehmenden Einsatz von Halbleitertechnologie bei der Herstellung einer Vielzahl von Geräten zurückzuführen, von Telefonen und Tablets bis hin zu Automobil-, Industrie- und Medizinsystemen.
Im Jahr 2017 wurde der weltweite Halbleitermarkt auf 414,8 Milliarden US-Dollar geschätzt, und bis 2023 wird ein Anstieg auf 573,3 Milliarden US-Dollar erwartet. Dieses Wachstum wird durch die steigende Nachfrage nach halbleiterbasierten Produkten sowie durch die Entwicklung neuer Technologien wie 5G und künstliche Intelligenz angetrieben.
Die Entwicklung von Halbleitern hat die Herstellung immer leistungsfähigerer und ausgefeilterer Produkte sowie die Möglichkeit der Verbindung mit einer größeren Anzahl von Netzwerken und Systemen ermöglicht. Dadurch konnten verschiedene Branchen von der Nutzung der Halbleitertechnologie profitieren, beispielsweise Automobil-, Industrie- und Medizintechnik. Außerdem hat dies zu einem Anstieg der Investitionen in Forschung und Entwicklung sowie zu einer verstärkten Konzentration auf die Entwicklung neuer Technologien und Materialien geführt. Dies hat zu einer stärkeren Fokussierung auf die Herstellung von leistungsstarken Produkten mit geringem Stromverbrauch geführt.
Fazit
Das Reverse Engineering eines Halbleiterchips ist ein anspruchsvoller Prozess, der zunächst überwältigend wirken kann. Es kann jedoch unglaublich lohnend sein und Ihnen helfen, Technologien besser zu verstehen, Ihre eigenen Produkte zu entwickeln und Geld zu sparen.
Wenn Sie mit dem Reverse Engineering beginnen, sollten Sie sich Notizen machen und alle Informationen festhalten, die Ihnen hilfreich erscheinen. Dazu können Daten gehören, die Sie auf dem Chip finden, oder Fotos der verschiedenen Knoten und Schaltkreise. Und wenn Sie einen Chip rückentwickelt haben, sollten Sie Ihr Wissen und Ihre Erkenntnisse unbedingt mit anderen teilen!
