古いCPUで遊んだ話(2)

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1. 古いCPUで遊んだ話 Mk. II 2 2 2 2 2 2 rootY(@steam_riku@twitter.com)

2. 2 目次 ◼自己紹介 ◼導入編 ◼作業編(1) ◼作業編(2) ◼ギャラリー ◼現状の課題

3. 3 自己紹介 ◼Name : rootY (@steam_riku@twitter.com) ◼Job : 学生 ◼Live

   : 雪すごいところ(の工学部) ◼Hobby : 電子工作 & FPGA etc...

4. 4 導入編 ◼どこのご家庭にでもある不要なASIC

5. 5 導入編 ◼とある一般的な大学生Yさん宅にあるCPU(一例) Intel i486 DX2 Intel Itanium 9330 (通算5個目)

   Intel Xeon phi 7250 Intel 8088 (制作中)

6. 6 導入編 ◼シリコンダイとインターポーザ間の接続 ◼ワイヤーボンディングとフリップチップ実装 図は https://monoist.atmarkit.co.jp/mn/articles/1503/17/news008_2.html 参考:https://www.jstage.jst.go.jp/article/jjws/80/7/80_618/_pdf/-char/ja

7. 7 導入編 ◼CMOSの断面(ワイヤボンディング, 一例) Si SiO2, Metal or Poly Silicon

8. 8 導入編 ◼CMOSの断面(フリップチップ, 一例) Si SiO2, Metal or Poly Silicon

9. 9 導入編 ◼CMOSの断面(一例) 図はhttp://jaco.ec.t.kanazawa-u.ac.jp/kitagawa/edu/vlsi/spidev/cmosgate.html フリップチップの場合は基板からダイを外す トランジスタ層を見るには配線層を除去する

10. 10 作業編(1)(HMMPSR #6より) ◼基板からチップを外しシリコンダイを取り出す

11. 11 作業編(1)(HMMPSR #6より) ◼基板からチップを外しシリコンダイを取り出す

12. 12 作業編(1)(HMMPSR #6より) ◼適当に紙やすり等で研磨 ◼ダイの保護としてアクリル板で挟む

13. 13 作業編(1)(HMMPSR #6より) ◼AMD V140 (2009, 45nm) ◼Phenom II /

    Athlon IIの廉価版らしい(?)

14. 14 作業編(1)(HMMPSR #6より) ◼紙やすりで削ることの問題点 ◼平面を出すのが上手くいかない ◼研磨しすぎたり足りなかったり ◼アクリル板の間に気泡ができて見栄えが良くない

15. 15 作業編(2) ◼シリコン酸化膜と金属をエッチング ◼ガラスエッチング用クリームの購入には身分証明書が必要 ◼使用後の薬品の処理は必須

16. 16 作業編(2) ◼端のパターンが無くなることは少なくなった ◼燃え跡などは紙やすりなどで取り除く必要あり

17. 17 作業編(2) ◼樹脂封入の改善 ◼強化アクリル板は下敷きにのみ使用 ◼UVレジンはセリアの透明レジンに変更 ◼ シリコンダイ ◼ UVレジン ◼

    アクリル板

18. 18 ギャラリー ◼Pentium II / III (Klamath, 350nm / Mendocino,

    250nm & Coppermine, 180nm) KlamathはL2キャッシュがオンダイではない Mendocino(Celeron)のダイ=Dixon(Pentium II)(?)

19. 19 ギャラリー ◼Pentium 4 (180nm ~ 65nm) (みんな大好き)Prescottの入手性が良いので始めるならこの辺がおすすめ(?) Willamette→Northwood, Prescott-2M→CedarMill

    でのシュリンクが分かる Pentium D/XEは買ってないので省略 (左からWillamette, Northwood, Cedarmill, Prescott-2M, Prescott)

20. 20 ギャラリー ◼Itanium 9300 (Tukwila, 65nm) ダイサイズが698.75 mm²(SDぐらい) もとから穴が開いてるのでストラップ向けCPU(?)

21. 21 ギャラリー ◼Nehalem / Sandy or Ivy Bridge カメラの接写が効かないので厳しい 安いXeon/Celeronがお手頃(だが細かい)

    Sandy Bridge-EP→→ Ivy Bridge-EP→ ↓Nehalem-EP(??) ↓Westmere Sandy Bridge→

22. 22 ギャラリー ◼Nehalem / Sandy or Ivy Bridge カメラの接写が効かないので厳しい 安いXeon/Celeronがお手頃(だが細かい)

    Sandy Bridge-EP→→ Ivy Bridge-EP→ ↓Nehalem-EP(??) ↓Westmere Sandy Bridge→

23. 23 ギャラリー ◼Intelその他 左からPentium M(Dothan, 90nm), Core 2 Duo (Conroe,

    65nm), Atom (Bonnell, 45nm) Atomのダイは小さいほうがCPU(大きい方はチップセット)

24. 24 ギャラリー ◼Athlon XP 1800+ (Thoroughbred, 130nm) SOIプロセスなAMD CPUのエッチングができてないので数少ない手持ち SOI(Silicon

    On Insulator)ではデバイス層の下に酸化膜がある(エッチングされる) https://ja.wikipedia.org/wiki/SOI#/media/%E3%83%95%E3%82 %A1%E3%82%A4%E3%83%AB:SOI_NMOS.PNG

25. 25 ギャラリー ◼NVIDIA 真ん中からGF100(GTX480)? 40nm, GT200(GTX280) 65nm この辺はikkiさん(@ikki210jp@twitter.com)から頂いたもの 左はNV44(110nm), Quadro

    NVS285から剝がしたもの

26. 26 ギャラリー ◼Emotion Engine PS2の128bitなCPU(500円で購入) 型番がSCPH-15000だったので250nmなEE(EE#2)(?) Graphics Synthesizerは失敗 安めのPS3をお待ちしています(?)

27. 27 ギャラリー RISC Core ALU/Shifter etc. Vector Units DMA Controller

    Memory I/F https://www.computer.org/csdl/magazine/mi/2000/02/m2040/13rRUypp54y https://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/589/315/html/07.jpg を参考

28. 28 今後の課題とか感想 ◼セラミックパッケージのCPUの良い剥がし方 ◼SOIなCPUのエッチング方法の最適な方法 ◼L2 Cacheなどを見るのは楽しい ◼ご不要になったCPU/GPUの再利用法として(?) ◼カメラが付けられる顕微鏡ほしい！

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30. 30 END