Pull to refresh
0
Rating

1986ВЕ91Т: Что же внутри российского Арма?

Zeptobars corporate blog
После предыдущих статей с внутренностями микросхем (1, 2) многие писали, что фотографии — это конечно интересно, но хотелось бы знать что есть что.

Сегодня возможность удовлетворить этот закономерный интерес наконец появилась. Ковырять будем 1986ВЕ91Т — это микроконтроллер Миландра, основанный на ядре ARM Cortex-M3 (официально лицензированного). Внутри — 128 КиБ флеш-памяти, 32 КиБ статической памяти, аппаратный USB и 80Мгц ядро, изготовлено по технологии 180нм.

Смотрим

Проволока, соединяющая выводы и контактные площадки на микросхеме осталась: корпус металлокерамический, и травить его не пришлось. Весь фарш скрыт от нашего взора несколькими слоями алюминиевых соединений. Размер кристалла — 6.54x5.9мм.


Травим металлизацию… Почти достали до самого дна:


А вот и самый нижний слой с транзисторами и слоем поликремния (первый уровень соединений и затворы транзисторов):


Аннотация блоков кристалла



IO Cells & bonding pads — стандартные кусочки схемы, которые управляют каждой ногой микросхемы, содержат элементы защиты от статического электричества, могут переключатся в режим входа и выхода. Непосредственно под контактными площадками транзисторов нет — т.к. при приваривании проволоки они могут быть повреждены.
4x32KiB flash — 4 стандартных блока флеш-памяти. Почему не один большой? Компилятор флеш-памяти не мог генерировать память с шиной шире 32 бит, а из соображений производительности нужно было 128.
32KiB SRAM — быстрая статическая память, состояние которой не сохраняется при выключении питания.
256x32B ROM — загрузочная память. Запрограммирована на заводе «перемычками» — и не может быть изменена.
USB PHY — физический интерфейс протокола USB. Тут только приемники/передатчики сигнала, а цифровая часть USB контроллера — в синтезированной «каше» в центре кристалла.
Internal linear regulator (1.8V) — внутренняя схема понижения напряжения питания до 1.8В. Это нужно потому что 1.8В транзисторы при работе потребляют существенно меньше энергии, чем 3.3В.
Battery domain — работающая от часовой батарейки схема, заточенная под сверхнизкое потребление энергии. Тут таймер реального времени, несколько байт памяти, генератор на внешнем 32кГц кварце.
RC Oscillators — внутренние RC генераторы (низкой и высокой частоты), позволяющие использовать микроконтроллер без кварца.
System/USB PLL — схемы умножения частоты для системы и USB. Позволяют например из 10Мгц кварца получить 80Мгц системную частоту, и 48Мгц для USB.
2xDAC — цифро-аналоговые преобразователи.
2xADC — аналогово-цифровые преобразователи. Пустые места — это вероятно были конденсаторы.
2xCAN SRAM — маленькие блоки статической памяти. Вероятно это буфферы для 2-х CAN контроллеров и проч.

Большинство из вышеперечисленных блоков — не обязательно разрабатывать с нуля, а можно лицензировать на фабрике, или приобрести у компаний, разрабатывающих и продающих IP. Но в данном случае — все цифровые блоки (Timer, CAN, USB, контроллеры ОЗУ/ПЗУ внешнюю шину, итп), аналоговые блоки АЦП, ЦАП, генераторы, PLL, встроенный LDO, и даже площадки ввода-вывода собственной разработки, а куплены только ядро, DMA, UART, SPI.

Cell based synthesized logic — автоматически синтезированная схема из Verilog-описания. Тут как само ядро процессора, так и контроллеры периферии. Синтезируются схема не напрямую из транзисторов, а из стандартных ячеек фиксированной высоты — реализующих различные функции вроде И, ИЛИ, триггеров и проч.

Взглянем ближе на отдельные элементы

Boot ROM
При желании содержимое можно «прочитать». Но конечно, в данном случае это не требуется, т.к. Boot ROM виден через отладчик.


SRAM
Площадь ячейки 9.14 мкм2, соответствует технологии 180-250нм.


Flash
Сразу видно, почему флеша в микроконтроллеры пихают много — ячейка занимает намного меньшую площадь (т.к. нужен всего один транзистор на бит, а иногда и половинка транзистора):


Синтезированная логика
А вот ряды стандартных ячеек, основной цифровой фарш микросхемы. Конечно разобраться какие конкретно функции тут выполняют ячейки уже не выйдет, т.к. необходимо видеть и металлы.


На этом пока все, надеюсь мой рассказ был интересен. Ну а в будущем — я попробую разобрать внутренности какой-нибудь микросхемы по-проще уже на уровне отдельных транзисторов.
Tags:1986ВЕ91ТМиландрCortex-M3
Hubs: Zeptobars corporate blog
Total votes 137: ↑136 and ↓1 +135
Views71.7K

Comments 70

Only those users with full accounts are able to leave comments. Log in, please.

Top of the last 24 hours

Information

Location
Россия
Website
zeptobars.com
Employees
2–10 employees
Registered