Richi´s Lab

Zentrum für Mikroelektronik Dresden U320C20

U320C20

Die DDR hatte oftmals keinen Zugriff auf die damals modernsten integrierten Schaltkreise oder musste zumindest sehr viele Devisen dafür bezahlen. Aus diesem Grund hat man versucht möglichst viele Schaltkreise selbst herzustellen. Auch den Signalprozessor TMS32020 von Texas Instrumens hat man nachgebaut. Bemerkenswert ist, dass man den daraus entstehenden U320C20 nicht mehr mit NMOS-Technik, sondern bereits mit der moderneren CMOS-Technik konstruiert hat. Damit entstand eine Version des TMS320, die bei Texas Instruments gar nicht existierte, quasi ein TMS320C20. Die CMOS-Technologie des U320C20 macht sich vor allem in der Verlustleistung bemerkbar. Während der TMD32020 mit typischerweise 1,25W spezifiziert ist, muss man beim U320C20 lediglich mit 0,5W rechnen.

Im ITG Fachbericht 114 beschreibt Gerd Thierfelder, dass für den Aufbau des U320C20 die Verschaltung des TMS32020 aus Bildern des Dies extrahiert wurde. Später hat man die Funktionen des TMS32020 in der Schaltung des U320C20 mit dynamischen Logiksimulationen und teilweise mit Netzwerkanalyse verifiziert.

Mit dem Datecode 9146 wurde der vorliegende Baustein tatsächlich erst kurz nach dem Fall der Mauer produziert, beziehungsweise in das Gehäuse eingesetzt.

 

U320C20 Die

Die Abmessungen des Dies betragen 6,7mm x 6,9mm. Es ist damit deutlich kleiner als das Die des TMS32020 von Texas Instruments (8,8mm x 8,9mm). Das erklärt sich durch den moderneren Prozess, der für den U320C20 genutzt wurde. Gerd Thierfelder gibt an, dass die minimale Strukturbreite des U320C20 1µm beträgt, während der TMS32020 mit einer minimalen Strukturbreite von 2,4µm gefertigt wurde. Ziel war es die Chipfläche kleiner als 50mm² zu halten, was man mit 46mm² erreicht hat. Insgesamt kamen ungefähr 90.000 Transistoren zum Einsatz.

Dieses Bild ist auch in einer höheren Auflösung verfügbar: 131MB

 

U320C20 TMS32020 Die Vergleich

Die großen Funktionsblöcke des TMS32020 und des U320C20 sind ähnlich angeordnet. Es ist aber auch deutlich zu erkennen, dass die Strukturen nicht gleich sind.

 

U320C20 Die Detail

Die Bezeichnung U320C20-2 spricht dafür, dass es sich um eine zweite Revision des Designs handelt. Gerd Thierfelder hat im ITG Fachbericht dokumentiert, dass der Erstentwurf "keine gravierenden Fehler in der Logik und Elektrik des Schaltkreises" enthalten hat. Dennoch habe man zwei Korrekturen in die Metallisierungsebene eingebracht.

Neben der Bezeichnung wurde das Logo von Carl Zeiss Jena verewigt. Der Marienkäfer darunter ist höchstwahrscheinlich das Zeichen des damals verantwortlichen Entwicklers.

 

U320C20 Die Detail

Im unteren Bereich des Dies sind Zeichen abgebildet, die sich nicht zuordnen lassen.

 

U320C20 Die Detail

Die Bondpads sind nicht nur nummeriert, man hat sie sogar mit den zugehörigen Abkürzungen beschriftet.

 

U320C20 Die Detail

Auf dem Die sind extrem viele Testpads integriert. Jedes Potential wurde beschriftet.

 

U320C20 Die Detail

U320C20 Die Detail

Des Weiteren finden sich zwei Teststrukturen auf dem Die. Die einfachere Struktur ermöglicht es vier unterschiedliche MOSFETs zu kontaktieren. Die komplexere Teststruktur lässt sich offensichtlich über zwei Testpads versorgen. Die Schaltung scheint einen Oszillator darzustellen.

 

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