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集成電路誕生于20世紀50年代，德州儀器(TI)制作了世界上第一塊IC。21世紀，集成電路變得常見，以集成度高、可靠、廉價，被廣泛應用。小小的硅晶片，發展了接近半個世紀，逐漸走向成熟。單片集成度從最初的幾個晶體管到3500萬個晶體管，制程從最初的1um到現在的6nm，從最初的造價昂貴當現在的造價一般昂貴(迄今，設計和制造集成電路仍然是高投入和耗時的工作(3周到幾個月))。
世界上第一塊集成電路(來源于網絡)
作為一名工程師，需要對集成電路有基本的認識。通常，數據手冊可以提供芯片的很多信息。若想要設計可靠、低功耗、高性能的產品，就不能停留在數據手冊上，需要深入研究集成電路內部的工作原理，其制造工藝與其性能的關系，并且具有一定的分析集成電路的能力。
硅晶片究竟有哪些奧秘？本文不嘗試回答此問題，本文將介紹一種簡單的、溫和的打開IC封裝的方法。
典型的74系列邏輯門的封裝(雙列直插封裝)
英特爾南北橋的硅晶片(超大規模集成電路,覆晶封裝)
芯片的封裝
硅晶片非常小，基本上都比你的指甲蓋要小的多。硅晶片非常脆弱，容易受到灰塵、液滴以及機械沖擊的影響。現代的CPU以及GPU的硅晶片大多是裸露的，方便散熱。為它們涂抹硅脂時需要十分小心。我曾經在換硅脂時不小心碰到了一個硅晶片的邊緣，這個晶片就報廢了。要保護這樣小的芯片，就需要給它們封裝。
硅晶片到底有多小？封裝與硅晶片尺寸對比
IC封裝有很多的種類，本文對常見的四側引腳扁平封裝(QFP)、雙列直插封裝(DIP)、球柵陣列封裝(BGA)進行簡單的介紹。
四側引腳扁平封裝(QFP)，體積中等，形狀如下。
QFP四側引腳扁平封裝圖,HD3_封裝的種類與材料00847
雙列直插封裝(DIP)，一種常見的封裝，體積最大，其形狀像一條蜈蚣。
使用雙列直插封裝的運算放大器
DIP雙列直插封裝圖,HD3_封裝的種類與材料00847
球柵陣列封裝(BGA)，一種在手機、電腦等高集成度設備中的芯片常用的封裝，體積最小，形狀如下。這種封裝的芯片使用本文介紹的方法不能很好的開蓋，它的內部可能是覆晶封裝。
使用球柵陣列封裝的手機IC
BGA封裝圖,HD3_封裝的種類與材料0084
其他一些封裝，包括PGA、PLCC/CLCC、QFN、SOIC和SOJ。
使用PGA封裝的CPU
PGA針格陣列封裝圖,HD3_針格陣列00849
PLCC/CLCC封裝圖,HD3_四方封裝0084
使用QFN封裝的射頻IC
QFN封裝圖,HD3_四方封裝00849
SOIC封裝圖,HD3_兩排直立封裝00849
SOJ封裝圖,HD3_兩排直立封裝00849
芯片絲印的命名規則
以STC51單片機絲印為例。
說到STC我就想吐槽他的DATASHEET...
STC：芯片設計公司。
8：8051內核。
9：含有Flash E^2PROM存儲器。
C：CMOS工藝，工作電壓5.5V--3.3V。
52：8K字節程序存儲空間。
RC：512字節RAM存儲空間。
40：芯片外部晶振最高可接入40MHz。
I：工業級，溫度范圍-40℃----85℃
PDIP40：雙列直插封裝，40個引腳。
后面一串：與制造工藝和制造日期有關，具體不詳。
STC單片機絲印
芯片封裝的材料
一個芯片通常由以下結構構成：
1.導線架。由金屬制成，用于連接硅晶片與電路板。所知的材料：鐵。
2.塑膠或陶瓷外殼。由塑料或陶瓷制成，通常是黑色或白色，用于保護硅晶片。
3.晶片與導線架之間的連接線。由金線或鋁線構成，用于連接硅晶片與導線架。
4.硅晶片。由高純硅、摻雜物和金屬構成，是集成電路的核心組件。
5.散熱底座。由金屬制成，硅晶片通過膠水粘在散熱底座上。
硅晶片在散熱底座上示意
硅晶片與散熱底座(正面，可以看見散熱底座與硅晶片通過膠水粘在一起)
硅晶片與散熱底座(反面)
這些材料的移除方法
1.導線架。稀鹽酸、稀硫酸等可以與金屬反應的酸。
2.塑料外殼。塑料在高溫下變軟，通常加熱就可以移除塑料，但是可能無法完全移除。
3.連接線。金線需要王水移除，王水很危險也很難獲取。鋁線使用稀酸移除。
4.散熱底座。使用稀酸移除。
工具
1.火爐
2.兩個鑷子
4.待開蓋的芯片
方法舉例
0.查閱該芯片的資料，為顯微鏡下觀察做準備。本次是RK2705，參數如下：RK2705是一種具有雙核體系結構的集成系統，主要用于多媒體產品應用，如mp3、mp4、pmp等。雙核體系結構集成了arm7eca。rk2705可在低功耗平臺上獲得高性能的nDSP微處理器，并與這兩個cpu協同工作。內存儲器空間-DSP IMEM 32Kwords-DSP DMEM 32 Kword-ARM7EJC嵌入式同步SRAM 4K字節-ARM7EJC嵌入式引導ROM8K字節。
于是，我們知道這個芯片有兩個CPU核心和片上存儲器。
待開蓋的芯片(正面)
(反面)
1.一只手用鑷子夾住芯片，放在火上烤。塑料快開始燃燒時，停止加熱。使用另一個鑷子掰受熱的部分，可以看見塑料一掰就斷了。重復上述步驟直到可以看見散熱底座。
給芯片加熱
加熱后使用鑷子掰受熱的部分，可以輕松地掰斷塑料
重復上述步驟，直到看見散熱底座
2.繼續加熱，按照步驟1的方法移除散熱底座。一般來說，散熱底座一移除，硅晶片就會掉出來。如果沒有，繼續加熱，將硅晶片四周的塑料移除，此時硅晶片應該就會掉出來。
分離了散熱底座與硅晶片
將硅晶片四周的塑料移除
3.如果通過步驟2硅晶片未掉出來(上圖)，你可以選擇兩種方法：一、使用砂紙或小刀打磨，直到硅晶片暴露。二、使用強酸腐蝕塑料(濃硫酸加熱)。
使用小刀小心地打磨黑色的塑料直到可以看見硅晶片,繼續操作直到所有塑料被移除
4.打開光源，將硅晶片放在顯微鏡下觀察。
建議
1.建議初學者先開蓋中小規模集成電路，如555定時器、DS1302時鐘芯片、74系列邏輯門、ASM1117穩壓芯片之類的。因為，中小規模的集成電路晶體管較少、金屬導線層很少，可以在低倍顯微鏡下看見半導體(CMOS)和金屬導線的結構。
555定時器中的一種結構,放大300x
集成電路的金屬導線層示意圖,A3-20多層導線技術M2U00106
2.使用小刀打磨塑料前可以先滴一點水在硅晶片上面。
3.通常，你可以在硅晶片的邊緣四周找到代號和廠商LOGO，這可以讓你分辨芯片的真偽。
芯片代號與廠商LOGO,放大300x(士蘭半導體,SC3010)
4.如果光源過于強烈、看不清芯片結構，使用濾光片。
濾光片
透過濾光片,放大300x(可知打線封裝)
5.如果不做化學處理，通過顯微鏡看到的圖像是包含了金屬導線層的，如果想要看到CMOS的結構，需要移除金屬導線層。?金屬導線層通常由銅構成，需要濃硫酸、濃鹽酸、稀硝酸或濃硝酸處理。
未移除金屬導線層(74HC182N,https://zeptobars.com/,license:?CC BY 3.0,未修改)
移除了金屬導線層(74HC182N,https://zeptobars.com/,license:?CC BY 3.0,未修改)
6.光學顯微鏡的分辨率為0.2μm，透射電子顯微鏡的分辨率為0.2nm。通常，一個質量優秀的光學顯微鏡配和一個強大的光源就可以滿足一般需求。
編輯：hfy
工商網監
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