Если вы хотите создавать собственные продукты, интегрировать новые функции в старые устройства или просто понять, как что-то работает на более фундаментальном уровне, вам будет полезно узнать о реверс-инжиниринге полупроводниковых микросхем. Реверс-инжиниринг полупроводниковой микросхемы — сложный процесс, который поначалу может показаться непосильным. Он включает в себя разбор логических вентилей, путей передачи данных и других элементов на их базовые компоненты, чтобы их мог легко понять человек, не имеющий предварительных знаний о том, как работают эти микросхемы.
Что такое полупроводниковый чип?
Полупроводниковый чип, или IC (интегральная схема), представляет собой электронную схему, изготовленную из одного куска полупроводникового материала. Обычно они изготавливаются из кремния, но также используются и другие вещества. Полупроводниковые чипы используются практически во всей современной электронике, включая компьютеры, смартфоны и бытовую технику.
Это означает, что если вы хотите понять, как что-то работает, если в нем используется микропроцессор, вам необходимо понять, как работает микропроцессор. А чтобы понять, как он работает, вам нужно разобрать его и посмотреть на отдельные детали. Этот процесс называется обратной разработкой полупроводникового чипа.
Зачем проводить обратную разработку полупроводниковых микросхем?
Обратный инжиниринг полупроводникового чипа. Этот процесс особенно полезен, если вы хотите понять, как работает технология. Его также можно использовать для создания собственных продуктов или схем в различных областях, таких как компьютерная инженерия, робототехника или современные технологии. Это может быть полезно, если вы хотите изменить существующий продукт или схему, или если хотите создать что-то новое. Обратный инжиниринг полупроводникового чипа также может помочь вам сэкономить деньги. Поскольку вы понимаете, как что-то работает, вы можете создать схему, которая будет выполнять ту же функцию за меньшие деньги. Вы также можете создать свой собственный дизайн вместо того, чтобы покупать чип с существующим дизайном. Это может быть полезно, если вы хотите создать продукт, но вам нужна специальная схема для его питания.
Как начать обратное проектирование полупроводникового чипа?
Шаг 1. Подготовьте оборудование
Первое, что вам нужно сделать, это собрать оборудование, которое понадобится для этого процесса. Вам понадобятся устройство для извлечения микросхем, микроскоп, ручной или автоматический считыватель микросхем, устройство для снятия крышки микросхемы, вакуумный насос для отпайки, скальпель, пинцет, лупа и пакет для образцов.
Некоторые из этих инструментов, возможно, уже есть в вашем ящике с мелочами, но другие, возможно, придется купить. Устройство для извлечения чипа — это устройство, которое вы будете использовать для удаления чипа с печатной платы. Существует несколько различных устройств для извлечения, но все они относительно просты. Микроскоп используется для просмотра мелких деталей внутри чипа. Считыватель чипов используется для интерпретации данных, хранящихся на чипе.
Шаг 2. Декодирование двоичных и шестнадцатеричных чисел
Ключевой частью обратной разработки полупроводникового чипа является изучение способов декодирования двоичных и шестнадцатеричных чисел.
Двоичные числа используются компьютерами для представления данных. Вместо букв и цифр в двоичных числах используются только цифры 0 и 1. Двоичные числа часто сокращаются до B или bin.
Шестнадцатеричные числа — это способ присвоения букв двоичным числам, чтобы их было легче читать и запоминать. Вы, вероятно, столкнетесь с шестнадцатеричными числами в процессе обратного проектирования.
Однако вам может понадобиться умение декодировать шестнадцатеричные числа в двоичные, чтобы понять, что вы видите. Это может быть полезно, если вы просматриваете данные, которые были сохранены на чипе. Вы можете декодировать двоичные числа в шестнадцатеричные, разделив каждую группу из 4 битов на 2 бита. Эти 2 бита должны соответствовать буквам алфавита. Например, двоичное число 10101 равно B5 в шестнадцатеричном формате.
Шаг 3. Определение различных частей микросхемы
Различные части чипа называются узлами или точками. Обычно их можно найти на упаковке или в руководстве по эксплуатации чипа.
Их также можно найти в Интернете. Но нужно быть осторожным, потому что некоторые веб-сайты неясны или содержат недостоверную информацию.
Узел питания отвечает за преобразование напряжения и подачу тока на остальные части чипа.
Узел тактовой частоты контролирует скорость обработки данных.
Узел управления управляет процессами, происходящими внутри чипа.
Узел пути данных отвечает за соединение различных частей чипа и передачу данных.
Узел входов контролирует поток данных, поступающих в чип.
Узел вывода данных контролирует поток данных, выходящих из микросхемы.
Развитие полупроводниковой промышленности
После более чем полувекового развития полупроводниковая промышленность постепенно диверсифицировалась: из нескольких олигопольных компаний появилось все больше новых предприятий. Бизнес-модель также эволюционировала от ранней модели единого производителя интегральных схем (IDM) до различных форм, таких как фаблесс, фаундри, инструменты EDA, лицензирование IP и услуги по проектированию микросхем. После многих лет дифференциации в последние годы отрасль вступила в период бурной консолидации, эпицентром которой стал Кремниевая долина в США.
2015–2016
В частности, в 2015 и 2016 годах были приобретены компании с рыночной капитализацией в миллиарды долларов, такие как Fairchild, Broadcom, Freescale, ARM и Altera, что свидетельствует о «обратной» тенденции в отрасли.
В 2015 году волна слияний и поглощений прокатилась по мировой полупроводниковой отрасли. По статистике, общая стоимость слияний и поглощений достигла почти 160 миллиардов долларов, что в шесть раз превышает крупнейшую годовую сумму в истории полупроводниковой отрасли.
2017–2023
В период с 2017 по 2023 год наблюдается огромный рост в сфере разработки полупроводников. Это связано с все более широким использованием полупроводниковых технологий в производстве широкого спектра устройств, от телефонов и планшетов до автомобильных, промышленных и медицинских систем.
В 2017 году объем мирового рынка полупроводников оценивался в 414,8 млрд долларов, и ожидается, что к 2023 году эта цифра достигнет 573,3 млрд долларов. Этот рост обусловлен растущим спросом на продукты, основанные на полупроводниках, а также развитием новых технологий, таких как 5G и искусственный интеллект.
Развитие полупроводников позволило производить все более мощные и сложные продукты, а также подключаться к большему количеству сетей и систем. Это позволило различным отраслям промышленности, таким как автомобилестроение, промышленность и медицина, извлечь выгоду из использования полупроводниковых технологий. Это также привело к увеличению инвестиций в исследования и разработки, а также к усилению внимания к разработке новых технологий и материалов. В результате больше внимания уделяется производству высокопроизводительных продуктов с низким энергопотреблением.
Заключение
Обратный инжиниринг полупроводникового чипа — сложный процесс, который поначалу может показаться непосильным. Однако он может принести невероятную пользу и помочь вам лучше понять технологию, создать свои продукты и сэкономить деньги.
Начиная процесс обратного проектирования, обязательно делайте заметки и фиксируйте любую информацию, которая может вам пригодиться. Это могут быть данные, найденные на чипе, или фотографии различных узлов и схем. А после того, как вы завершите обратное проектирование чипа, обязательно поделитесь своими знаниями и открытиями с другими!
