Der Antminer S9 ist ein kompakter Bitcoin-Miner der bei einer Leistungsaufnahme von etwas mehr als 1kW etwas mehr als 10TH/s berechnen kann. Im Gehäuse des Antminer S9 befinden sich drei der obigen Karten, die jeweils 63 BM1387 ASICs tragen. Der BM1387 wurde von der chinesischen Firma Bitmain Technologies entwickelt. Die ASICs sind nur auf einer Seite der Platine bestückt. Zur Wärmeabfuhr hat man aber auf beiden Seiten Kühlkörper aufgeklebt. Die dreieckige Aussparung optimiert wahrscheinlich den Luftstrom.
Mit einem Heißluftgebläse kann man die Kühlkörper von den ASICs lösen. Der schwarze Kleber lässt sich leider nicht ohne Weiteres entfernen. Es ist allerdings allgemein bekannt, dass im Antminer S9 der ASIC BM1387 eingesetzt wird.
Das Package besitzt ein großes Thermal Pad auf der Unterseite. Über dieses Thermal Pad und die zweite etwas kleinere Metallfläche wird der ASIC mit Strom versorgt.
Entfernt man das Package, so zeigt sich ein ungewöhnlicher Aufbau. In einem QFN-Package platziert man meist das Die auf dem Thermal Pad und führt dann Bonddrähte vom Die zu den Pins. Hier befinden sich dagegen Lotkugeln auf dem Die. Offenbar sorgte eine Art Interposer für die Verteilung der Potentiale.
Die Lotkugeln stabilisieren die schwarze Schicht, vermutlich ein Polyimid, was es schwierig macht das Die frei zu legen.
Mit Salzsäure lösen sich die Lotkugeln nicht auf. Eisenchloridlösung wirkt deutlich besser, wahrscheinlich auch durch eine Unterwanderung der Lotkugeln. Nach der Behandlung haben sich auch große Bereiche der obersten Metalllage aufgelöst.
Die Abmessungen des Dies betragen 4,0mm x 3,1mm. Die meisten Bondpads scheinen der Spannungsversorgung zu dienen. Nur von wenigen Bondpads führen Leitungen in den linken und rechten Rand. Ein Großteil der Fläche des Dies ist mit massiven, vertikal verlaufenden Leitungstrassen belegt.
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Die Zahlen 1387 aus der Typbezeichnung sind in der oberen linken Ecke des Dies abgebildet.
Auch im Randbereich sind keinerlei funktionale Strukturen zu erkennen. Dummy-Muster, die leere Flächen auffüllen, verdecken alles.
Hier ist deutlich zu sehen, dass sich Teile der obersten Metalllage aufgelöst haben. Auf Grund der zurückbleibenden leeren Tunnel kann man die Leitungsführung trotzdem noch gut erkennen.
Die Beschädigung an der unteren Kante erlaubt einen Blick auf die tiefer liegenden Lagen. Einige der oberen Lagen scheinen hauptsächlich der Stromversorgung zu dienen. Die tieferen, komplexeren Verdrahtungsebenen lassen sich nicht mehr vollständig auflösen.
Auf diesem Bild hat Glasätzpaste einen Teil der Lagen auf- und abgelöst. Die sehr ungleichmäßige Reaktion erlaubt teilweise einen Blick auf die Zwischenlagen.
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Wie es bereits an der Beschädigung sichtbar war, sind mindestens die oberen Lagen sehr gleichmäßig und symmetrisch aufgebaut. Sie scheinen hauptsächlich der Energieversorgung zu dienen.
Auch auf Substratebene erscheint die innere Fläche des Dies äußerst gleichmäßig. Im Randbereich zeigen sich größere Strukturen. Hierbei handelt es sich höchstwahrscheinlich um die notwendigen Schaltungsteile für Ein- und Ausgänge.
Entfernt man alle oberen Lagen, so zeigen sich zwei horizontale Streifen, die die ansonsten sehr gleichmäßige Fläche durchziehen.
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Die Streifen enthalten anscheinend etwas größere Strukturen enthalten. Der BM1387 besitzt einen integrierten Spannungsregler. Da in den linken und rechten Randbereichen keine größeren Strukturen zu finden sind, könnte es sich hier um einzelne kleinere Spannungsregler handeln.
Der BM1387 wurde bei TSMC mit einem 16nm FinFET Prozess produziert. Die einzelnen aktiven Elemente lassen sich optisch nicht mehr auflösen. Hier kam ein Öl-Immersions-Objektiv zum Einsatz, das ein Auflösungsvermögen von 240nm bietet. Das ist ungefähr dir Breite der dünnen, hellen Streifen in der größeren Struktur.
