Изучаем сборку микросхемы оперативной памяти на примере Hynix GDDR3 SDRAM

Для многих микросхема это черный ящик с нанесенной на нее маркировкой. Заглядываем в микросхему оперативной памяти и смотрим, что внутри. Небольшой реверс-инжиниринг в сборку. Статья для тех, кому интересна микроэлектроника и кто хочет познакомиться с ней.

Подопытная память была снята с видеокарты GT8800 в количестве 10 штук микросхем памяти по 32МБ каждая. Внешний вид образца для изучения. С одной стороны ИМС закрыта пластиком, с другой стороны текстолит с пластиковой бороздкой.

Удаляем верхний слой пластика. Под ним обнаруживается кристалл размером ~ 9.4 х 8 мм. Наполнителем пластика выступают стеклянные шарики приблизительно одного диаметра.

Кристалл перевернут, и топология находится с обратной стороны кристалла. Сам кристалл посажен на светло-коричневый компаунд. Он очень похож на силиконовый герметик, только более упругий. Удаляем пластиковую бороздку с обратной стороны кристалла.

В бороздке скрывается проволочная разварка, которая честно выполнена золотой проволокой. Интересным решением является расположение контактных площадок посередине кристалла. Это сделано скорее всего из-за того, что кристалл перевернут, и поэтому разваривать его на текстолит с площадками по периметру было бы сложнее – требовалось бы больше вырезов на текстолите. Есть память, в которой кристалл припаивается на микрошары, и такая память работает на бОльших частотах. У такой памяти отсутствует пластиковая бороздка снизу, наличие которой указывает на скрытую там проволочную разварку.

По размерам толщины кристалла и текстолита тонкие, порядка 250мкм. Сломать такой кристалл очень легко, поэтому съем кристалла проходил долго, сложно, нервно и получился далеко не с первого раза. Хорошо, что память была не в единичном экземпляре.
Снятый кристалл очищаем от компаунда (герметика).

Перед нами верхняя топология кристалла объемом 32 МБ. Топология памяти является повторяющейся. В ней можно видеть много одинаковых повторяющихся прямоугольных областей разного размера. Топология как будто зеркалирована по горизонтали и вертикали.

Если приблизиться в одну из таких прямоугольных область, то в ней можно видеть еще одинаковые квадратные блоки. Приближение 40Х.

Организация памяти из датащита. Память представляет собой массивы массивов. В ней строки и столбцы объединяются в банки памяти, а они в свою очередь образовывают массивы банок. Это все повторяющиеся структуры.
Массивы объединяются шинами, по которым доставляется напряжение питания и данные. Приближение 400Х. Кликабельно.

Проводить дальнейший анализ топологии мне не позволяет оборудование и знания. Но где-то там, в глубине слоев располагаются миллионы микроскопических конденсаторов и транзисторов. Приближение 1000Х. Кликабельно.

Ячейка оперативной памяти DRAM. Состоит из транзистора и конденсатора.

Вывод: Кристаллы оперативной памяти довольно большие по площади, и это относится ко всей SDRAM памяти, от DDR1 до DDR6, а это съедает кремниевый бюджет пластины и играет не последнюю роль в формировании её стоимости. Спасибо инженерам за максимальное удешевление сборки – применение текстолита, пластика и т.д. Объемы памяти также впечатляют. Сейчас никого не удивить гигабайтами памяти – мы к этому привыкли. Для сравнения RAM память в России предлагает Ангстрем — там объем идет на десятки килобайт!