显微观察 - 好奇看看显微镜下的裸芯片 - 第1话

声明:图片与视频都是亲自拍摄,版权所有,请勿盗用,如需素材请联系本人,谢谢。

前几天在某宝19元掏了6片裸芯片,老板说是CPU,昨天终于到货,我快速地观摩了一下,有些感觉不像是CPU啊。今天咱们就扔显微镜下看一下吧。内容较多,可能会分几篇文章一个个样本地看。生物片就要缓一缓了。

图像采集软件:JCameraPro v2.2.5.1,最近增加录像和拍照原图直出的功能,更好用了。某些USB3.0工业相机可能需要额外装一下专用的DirectShow或者UVC驱动,没找到的话可以直接问相机的客服要一份,一般都会有DirectShow驱动的,不可能没有。

(自行度娘搜索JCameraPro或者JFirmware,一般来说第一条就是)

图像传感器:SONY IMX178 (Exmor R STARVIS系列,1/1.8英寸,630万有效像素)。

显微镜系统:一般的工业直筒,自己买部件组装即可。

物镜:L PLAN金相物镜。

光源:LED同轴光源,中间带滤膜,波长没标明(只能告诉大家看黑色物体的时候,是呈现墨绿色的,好像是可以更好地提升金相的立体感)。

观察样本前,先准备一把1DIV=0.01mm(10um)的测微尺,待会顺便测一下引脚和表面线路的宽度长度等,如下图:

图1 - C1型测微尺,1DIV=0.01mm(10um)
图2 - 放到物镜下,准备下一步为软件定标
图3 - 当前筒身变焦的倍率是0.7X

当前是5X物镜,直筒镜身放大倍率0.7X,软件中设置好测微尺的比例,调整一下unit的长度和填写一下实际长度(更换了物镜和放大倍率后,记得要重新调整喔),根据实际情况调整到34px = 100um,如下图所示:

图4 - 调整并标定尺寸,一格是10um,10个就是100um了
图5 - 双击端点,可以进行精确的调整

下面是本次的样品集合,后面将一个个样品慢慢观摩,我们将切换不同的倍率的物镜,并配合不同的镜身倍率来进行细节观察,一般我会把镜身的放大倍率固定在1X,然后只更换5X,10X,20X,50X的物镜来观察,因为我感觉这样画质比较好,不够大时再去考虑调整镜身的放大倍率。

图6 - 三块大的裸芯片
图7 - 三块小的裸芯片

蓝色闪闪发光那片很有意思,很引人注目,里面都是一格格正方的,于是就先从它下手吧,哦对,我们先称它为样品1号。

样品1号:这个样品很方正,连里面一格格都很方正,没有找到任何跟生产商相关的LOGO,怀疑是一块用来测试机器用的,无功能的样片;又或者是36个不同功能的小芯片,但没切割?所以我们先用5X物镜 + 0.7X倍率观察一格格地看,看个大概先,看能不能找到有意义的东西再放大看。

图8 - 本次样品,表面都花了,肯定是坏的了

几乎每一格的左下角都有图9这个重复的结构,只有几格没有,我们后面再放大一下来看。

图9 - 几乎每一格都有这个结构,编号11116
图10 - 第1行,第1列,共6行6列,36格)
图11 - 第1行,第2列,共6行6列,36格)
图12 - 第1行,第3列,共6行6列,36格)
图13 - 第1行,第4列,共6行6列,36格)
图14 - 第1行,第5列,共6行6列,36格)
图15 - 第1行,第6列,共6行6列,36格)

随便挑了一个位置,测测触点之间的距离之类。触点之间距离最小的大约110多um,面积大约6300多um²(0.006mm²),左下角那个区域的面积大约128348.108um²(0.128mm²)。

图16 - 内部一些触点的尺寸

这么看来又不像一个没功能的芯片,只是做得比较规整??坐等专业人士来说说。

截图截到麻了,干脆来一段视频,总览一下吧:

视频1 - 总览


显微观察 - 好奇看看显微镜下的裸芯片 - 第1话 - 视频1

视频2 - 几乎每一格的左下角都有这个模块,肯定是有什么功能的吧?


显微观察 - 好奇看看显微镜下的裸芯片 - 第1话 - 视频2

继续放大观察:

接着,我们更换一个20X的物镜再配合不同的筒身变焦倍率来观察细节结构,虽然不知道是什么。

依然先看看左下角那个电路,看看具体长什么样?

图17 - 20X + 1X,这个随处可见的模块
图18 - 20X + 4X,模块的左边,还看到刻了字ABCD

现在,出于好奇,我们测量一下这些字母的大小,哈哈。字母A的宽约8.88um,高约5.26um,字母C也差不多。还测了一条铜线的长度大约97.8um。

图19 - 20X + 4X,测量一下这些字母的大小

然后继续看其他细节。

图20 - 20X + 4X,模块N21和P21触点附近的电路
图21 - 20X + 4X,模块中间的电路主体

再看看其他位置,虽然不知道是什么,但上面激光打着P和N,估计一个是PMOS,另一个是NMOS吗?

图22 - 大概是一堆PMOS和NMOS

继续用20X + 2.5X放大看其中一个PMOS,看下图,

图23 - 放大看一个PMOS,20X + 2.5X
图24 - 再放大一次PMOS,20X + 4X

简单看一看NMOS长什么样。顺便测量了一下它的面积,也不算小,挺大的约1020.262um²。

图25 - 20X + 4X下的NMOS

最后看一个五颜六色的位置,感觉是一个逻辑单元?

图26 - 感觉是一个逻辑单元?也不像。等大佬来解析吧?

还有下面这些。这些又是什么元件?

图27 - 不知道是什么元件
图28 - 电极下方是这种交错的布局
图29 - 这是一个电阻吗?
图30 - 另外一种结构的PMOS吗?
图31 - 另外一种结构的NMOS吗?
图32 - 这个貌似是NMOS的主体部分是这样子的
图33 - 这种又是什么?
图34 - 啊啊啊,这又是什么鬼?
图35 - 图34放大后是这样的
图36 - 找到另外一种模块,编号33155和11966
图37 - 33155局部放大后
图38 - 准备结束的时候,又看到一种

好了好了,结束了,看到眼都花了,不过微观的世界真的很奇妙啊,下次继续~

最后为了凑够40张图,哈哈哈哈。

图39 - 本次设备,物镜位置
图40 - 本次设备,相机部分

感觉这个芯片就是个样品,或者测试片,或者给人学习用的吧?

看来要学习新东西了,看能不能搞清楚上面的原件,然后做个总结吧。

谢谢大家耐心观赏啊。

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