Есть ли на современном рынке интегральные микросхемы, которые можно полностью реконструировать с помощью оптического микроскопа?

Думаю чипы 4000 серии остаются на микронном уровне изготовления($3\:\mu$ворота металлические а не самовыравнивающиеся) технология. В процентах от действующих FAB их меньше, все еще работающих на этом уровне производства. Но они существуют. (Мне нравится думать об этом как о процессе «из рук в руки», когда старые FAB, все еще отлично работающие и более дешево поддерживаемые сейчас, передаются тем, кто может эффективно их использовать.) Некоторые из этих FAB заканчиваются созданием таких вещей, как детекторные диоды (которые, конечно, должны быть «большими»). Некоторые по другим причинам.

Многие интегральные схемы, предназначенные для использования на спутниках в космосе, также должны иметь большие размеры элементов, чтобы выдерживать радиационные явления. Например, даже некоторые (полу-) высокопроизводительные микроконтроллеры по-прежнему изготавливаются с большими размерами функций для этих целей. (Я знаю это, потому что некоторое время назад я работал над ними, когда писал операционные системы, устойчивые к таким программным ошибкам.)

Я бы порекомендовал связаться с несколькими крупными компаниями и просто спросить их о хороших идеях здесь. Я думаю, вы найдете ответ доброжелательным и положительным. Это был мой опыт в прошлом. Если вы объясните свои цели, которые кажутся мне вполне разумными, я уверен, вы быстро найдете кого-то, кто поможет вам подумать о наилучшем способе разработки учебного плана для него и предложит несколько хороших альтернатив для рассмотрения.

(Кроме того, если бы вы привлекли их, у вас не было бы никаких забот о том, что кто-то позже позвонит вам по телефону и спросит, почему вы выставляете напоказ их «проприетарные» устройства в классе.)

Итак, для начала вы должны взять несколько устройств серии 4000 и просто «сделать это». Посмотрите, что вы найдете. Если это удовлетворяет ваши потребности, вы золотой. (Думаю, будут, так как там довольно много разных устройств.)

Во-вторых, если вы хотите выставить микроконтроллер для демонстрационных целей в классе (а не в качестве сложного задания, как это, вероятно, было бы), найдите микроконтроллеры, которые все еще используются для спутников в космосе. Они так называемые «радиационно-стойкие», но часть этого упрочнения связана с размером используемой ими функции! Так что поищите, если интересно.

В-третьих, свяжитесь с несколькими компаниями и просто попросите несколько идей и помощи. Я думаю, ты получишь это.

Можно ли сегодня купить что-то подобное?

Да, если ограничиться простыми микросхемами вроде операционных усилителей, таймеров, стандартной логики.

Что-то более продвинутое и может быть уже самым простым и дешевым из микроконтроллеров, тогда нет, в основном они используют процессы с таким небольшим размером функции, что вам, вероятно, понадобится электронный микроскоп. Кроме того, не так многому можно научиться, если вы не знаете, на что смотрите.

Кроме того, получение пригодной для использования фотографии штампа требует много усилий, времени, которое ваши ученики могут потратить с большей пользой.

Сосредоточьтесь на цифре: цифровые чипы также имеют самые скучные матрицы. Я имею в виду те, у которых около 100 тысяч ворот или больше. Вы уже смотрели на ZeptoBars , а также на Electron Update ? Если нет, то и судите сами. Наиболее интересными частями являются аналоговые части. Я это знаю, так как сам проектирую такие конструкции ;-)

В старых, простых, "винтажных" чипах цифра проектировалась вручную, вот это интересно. В современных чипах все синтезировано и потому скучно.

Вы могли бы рассмотреть почтенный чип таймера LM555. Вы можете найти подробные схемы внутренних компонентов, фотографии кристаллов в высоком разрешении и понятные объяснения от оригинального дизайнера.

Конечно, если вы хотите, чтобы учащиеся открыли для себя это сами, наличие фотографий штампов и т. д. в свободном доступе в Интернете может быть недостатком.

Там есть немного аналогового и немного цифрового — SR-триггер и два компаратора с 3-резисторным делителем на источнике питания. Всего вместе всего пара десятков транзисторов.

Да, вы все еще можете покупать «старые» дизайны, и мало шансов, что это скоро изменится.

Чтобы узнать об очень популярной серии микросхем 74xx, посетите https://project5474.org/ , проект по декапированию всех этих «классических» микросхем, которые до сих пор встраиваются в миллиарды устройств, и задокументируйте кристалл. выстрелы.

Я думаю, это позволит вам выбрать интересную микросхему до того, как вы сделаете свой первый декап.

Возможно, вы захотите просто визуально сравнить разные типы ИС на качественном уровне - простые, чисто аналоговые ИС, такие как NE555 и SA612 (лично, вероятно, легче объяснить, если вы увлекаетесь частотными смесителями), просто выглядят очень по-разному.

Идея, чтобы десятки студентов не возились с опасными химическими веществами:

Посмотрите на светодиоды, которые интегрируют цифровой контроллер. Я думаю о неопиксельных вещах. Они приходят в прозрачной упаковке, потому что свет должен куда-то выходить! Вы могли бы быть в состоянии отполировать поверхность полимера, который покрывает матрицу, чтобы быть плоской.

Я также хотел бы призвать вас следовать совету Джонка и спрашивать производителей. Они могут даже давать вам обрезанные матрицы без упаковки вокруг них — в конце концов, это форма, которую они предлагают на коммерческой основе для многих своих «низкопроизводительных, больших объемов» устройств для компаний, которые напрямую прикрепляют матрицы к печатной плате и просто залейте их каплей эпоксидной смолы. Если это не сработает: я уверен, что кто-нибудь на aliexpress с радостью продаст вам пару сотен «музыкальных открыток».

Кроме того, многие микросхемы доступны в lfcsp, бессвинцовых корпусах размером с микросхему, где вам нужно будет удалить только тонкий слой лака вместо целого корпуса толщиной в миллиметр.