Hobbyist produceert geïntegreerde schakeling met 'thuislithografie'

De hobbyist Sam Zeloof heeft in zijn garage een geïntegreerd circuit gemaakt op basis van huis-tuin-en-keuken-lithografie. De details over de productie moet Zeloof nog bekendmaken, maar hij is al langer bezig om zijn eigen thuis-fab te starten.

De chip die Zeloof heeft gemaakt is een differentiële versterker op basis van pmos-circuits. De student, die in ieder geval vorig jaar december nog 17 jaar was, heeft tal van apparaten in zijn garage in het Amerikaanse Flemington verzameld om zelf chips mee te produceren.

"Ik begon met het lezen van oude boeken en patenten omdat de nieuwe boeken procedés beschrijven die erg dure apparaten vergen", zei hij vorig jaar tegen Spectrum. Hij begon met het maken van zijn eigen transistors na het zien van het werk van Jeri Ellsworth, die haar hobbywerk met schakelingen op haar YouTube-kanaal publiceert. Het doel van Zeloof is om zelf een kloon van Intels 4004-microprocessor uit 1971 te maken.

Zeloof belooft de details van zijn lithografiewerk op zijn site te publiceren en met meer afbeeldingen en testresultaten te komen zodra hij een wirebonder heeft, om interconnects op aan te kunnen brengen. Op zijn site beschrijft de student al onder andere hoe hij een lithografiestepper op basis van een dlp-beamer en een oude Nikon-microscoop heeft gemaakt, met een resolutie van 250nm en een 365nm-lichtbron.

Zeloof lithografie geïntegreerde schakeling

Reacties (35)

The_ Mad_Ping 25 april 2018 16:16

Voor meer info zie : http://sam.zeloof.xyz/category/semiconductor/

Mocro_Pimp® 25 april 2018 17:07

De afgelopen 30 jaar zullen grote bedrijven als Intel en AMD vast behoorlijk wat machines hebben versleten. Wat gebeurt er daarna eigenlijk mee? 2e 3e 4e leven?

Best cool als in de toekomst mensen dit als troep in de garage hebben liggen. Ik zou er wel eentje willen hebben.

Sissors

Lithografie

@Mocro_Pimp® • 25 april 2018 17:36

Ik neem aan dat voor een flink gedeelte die blijven draaien tot echt einde van hun levensduur is bereikt. We horen hier wel veel over 7nm enzo, maar bedenk wel dat heel veel chips op 100nm+ worden gemaakt nog steeds.

MSalters @Sissors • 26 april 2018 10:37

Klopt. Je koffiezetter heeft echt niet de complexiteit van een originele PC nodig. 640 kB is méér dan genoeg. Low-performance microcontrollers en ASIC's zijn nog steeds grote markten, zeker qua volume.

Nacht @Sissors • 26 april 2018 12:16

Nee, cost of operation wordt te hoog en dan worden de machines gebaseerd op het contract met de supplier aan de supplier terugverkocht, gedemonteerd of gerefurbished. Dit is natuurlijk ook een end of life maar niet een fysiek einde

ASML bijvoorbeeld koopt alles terug (staat in het contract) voor een refurbish of demontage (een van de redenen dat je ze maar weinig tegenkomt en dan voornamelijk alleen vrij oude PAS systemen).

Hiernaast dient een gehele productie lijn op elkaar afgesteld te zijn kwa capiciteit, oude machines passen vaak niet meer in een line door de lage throughput en worden dan vervangen.

Het werk wat Zeloof doet is eigenlijk behoorlijk simpel te doen met weinig tot geen ingewikkelde tools echter het vraagt behoorlijk wat toewijding en tijd, ik zou het niet meer kunnen dus $_/-\o_$

--Andre-- @Mocro_Pimp® • 25 april 2018 19:06

Ik had ooit ergens gelezen dat deze ingezet worden om zonnepanelen mee te maken.

Verwijderd @Mocro_Pimp® • 25 april 2018 19:21

Die worden doorverkocht zodat 3e wereldlanden er minder geavanceerde chips (op-amps etc.) mee kunnen produceren.

Verwijderd 25 april 2018 16:39

Het lijkt erop dat hij 2 setjes long-tailed-pair schakelingen heeft opgebouwd (6 transistoren in totaal), heel indrukwekkend voor een 17 jarige student in een garage

Maar hij is nog een heel stuk verwijdert van een 4004, dat vereist een behoorlijke floor planning die zonder gebruik van een CAD systeem niet te doen valt. Ook zal het proces zeer goed onder controle gebracht moeten worden want als er ook maar 1 torretje faalt dan doet de processor niet wat hij moet doen.

Maar nogmaals heel indrukwekkend.

Verwijderd @Verwijderd • 25 april 2018 19:20

Mwwah, weet ik niet. De mensen die de 4004 ontworpen hadden ook alleen pen en papier om dit te doen. Ik denk dat het wel gewoon met de hand kan.

Verwijderd @Verwijderd • 26 april 2018 11:38

De benodigde hoeveelheid pennen en papier die je daarvoor nodig hebt gaan niet in zijn garage passen om over de foto reductie apparatuur nog maar te zwijgen

Verwijderd @Verwijderd • 26 april 2018 12:00

Een Intel 4004 bevat maar 2300 transistoren, en waarschijnlijk niet meer dan 1000 NAND poorten waarvan er redelijk wat gebruikt worden om Flip-flops op te bouwen. Dat valt echt nog wel te overzien, ook met de hand.

Het is niet te vergelijken met een huidige processor, maar zelfs daar wordt 90% van de transistoren gebruikt om cache geheugen op te bouwen, niet voor logica.

Er zijn al veel mensen die een 4004 in een FPGA gebrand hebben.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 25 juli 2024 20:50]

Verwijderd @Verwijderd • 26 april 2018 13:25

Voor het maken van de layout heb je gewoon heel veel ruimte nodig, de layout werd op een schaal van 10000 getekend. Niet alleen was de layout dus gigantisch groot maar het positioneren van de transistoren en het routen van de verbindingen zal voor de nodige iteraties van delen van het ontwerp gezorgd hebben. Reken maar dat er een heel team dag in dag uit voor vele maanden werk aan heeft gehad. Werk dat een modern CAD systeem met moderne routing algoritmen gewoon automatisch verricht en rekenschap houdende met een heel scala aan design rules and restrictions.

De 4004 was niet opgebouwd uit logische cellen maar met RTL schakelingen, fundamenteel circuit design dus. De synthese van logische functies met standaard cellen is het gevolg van de komst van CAD software die op deze wijze VLSI mogelijk maakt. Een functionaliteit van een 4004 in een FPGA implementeren is kinderspel in vergelijking met de hindernissen en het monnikenwerk dat de ontwerpers van de 4004 moesten verrichten.

2300 transistoren met de hand layouten tot een functioneel ontwerp en met de restricties van het gebruikte proces, petje af voor de titanen die niet gillend zijn weggelopen

Sissors

Lithografie

@Verwijderd • 25 april 2018 17:38

Voor mij wel een klein beetje het probleem dat de schakeling dus nog niet is getest. Dus hij heeft iets gemaakt, maar het is nog onduidelijk of het überhaupt functioneel is. Blijft natuurlijk wel leuk wat hij heeft gedaan, maar voor mij is dat wel een relevant punt.

Kermit123 25 april 2018 16:42

Die gast heeft gewoon een SEM in zijn schuur garage staan... $_/-\o_$

[Reactie gewijzigd door Kermit123 op 25 juli 2024 20:50]

marcop23 @Kermit123 • 25 april 2018 20:51

Dit is ook een hobbyist die zelf een scanning electron microscope heeft gemaakt:
https://www.youtube.com/watch?v=VdjYVF4a6iU

Hij heeft een heel interessant YouTube-kanaal.

Verwijderd @Kermit123 • 25 april 2018 16:57

Het is een garage, je zet een SEM toch niet in een 'schuurtje'

Maar voor de rest ben ik het helemaal met je eens $_/-\o_$

DeerDitch @Kermit123 • 26 april 2018 08:48

Sorry... SEM??

Dit is een SEM: link
En dat is heel wat anders dan wat deze gast heeft. De microscoop die hij gebruikt, is een doodnormale (oude) lichtmicroscoop. In dit geval wordt het licht gebruikt om een (ets) plaat te belichten.

Een SEM maakt gebruik van elektronen om een beeld te vormen, niet van fotonen!

Kermit123 @DeerDitch • 26 april 2018 09:26

Euhh, ik weet wat een SEM is, zit er vaak genoeg achter.
Deze gast heeft uit een oude SEM opgekalefaterd en weer werkend gekregen, staat op zij Twitter account en niet in het Tweakers artikel.

DeerDitch @Kermit123 • 26 april 2018 09:28

Dan is die foto van die binoculair met lenzen dus niet hetgeen wat hij gebruikt?

Kermit123 @DeerDitch • 26 april 2018 10:07

Jawel, voor de lithografie. Maar hij heeft dus ook een in elkaar geknutselde SEM ( en een eigen plasma oven) staan in zijn garage

DeerDitch @Kermit123 • 26 april 2018 10:08

Ja heb het inmiddels begrepen. Was gewoon te lui om naar z'n site te gaan...

steven2992 @DeerDitch • 26 april 2018 09:32

Het plaatje bij het artikel is inderdaad geen SEM, maar dit: http://sam.zeloof.xyz/category/electron-microscope/ is wel de SEM die hij in zijn garage heeft staan.

Verwijderd 25 april 2018 16:27

So. En dan noemen wij onszelf Tweakers.
Dit is wel een Tweaker+ met hele grote dikke hoofdletters.
Heel cool om te zien.

DragonChaser @Verwijderd • 25 april 2018 16:33

Mee eens, we moeten een interview hebben met deze gozer op de website!. Ik ga nu al kapot van nieuwsgierigheid, thuis even zijn website checken.

Verwijderd @Verwijderd • 25 april 2018 19:22

Ik vind het inderdaad cool dat hij het op zijn 17e allemaal al snapt hoe dit moet. Ik wist dit echt niet op die leeftijd.

Verwijderd @Verwijderd • 26 april 2018 13:34

Zeker cool om te zien maar vergeet niet dat hij vooral gebruik maakt van bestaande hulpmiddelen. Het is uiteraard heel bijzonder dat hij op deze jonge leeftijd al de interesse heeft en het vermogen om zich deze middelen te veroorloven.

ToolBee 25 april 2018 16:16

Ik vond zelf een printplaatje tekenen/belichten/etsen al heel spannend!

(in 1987, toen ik zelf 17 was...)

Verwijderd @ToolBee • 25 april 2018 16:44

Op kalkpapier met de Staedtler of Rotring tekenpennen, wrijfsjablonen en tape

In het pre-CAD tijdperk toen de lucht nog schoon was en je spelletjes van een cassettebandje moest laden.

ToolBee @Verwijderd • 25 april 2018 17:17

En zelfs software via de radio kon downloaden!

lololig @ToolBee • 25 april 2018 23:19

In principe kan dat nog steeds alleen bied niemand dat meer aan en kan je computer geen cassettes meer lezen. Je zou 't misschien nog met een cdtje kunnen doen of een mp3tje opnemen met je telefoon

sugarlee89 25 april 2018 16:07

En dan te bedenken dat de 8008 zonder Datapoint nooit het daglicht had gezien. Zonder hun geen x86 instructieset.

https://www.amazon.com/Da...ution-ebook/dp/B00AZDH71M

leuk_he @sugarlee89 • 26 april 2018 10:35

Hoewel de 8080 en verder een commercieel succes was vraag ik me af of het technisch de beste cpu was. Ik heb nooit x86 assembly geleerd, maar wel dat van andere tijdgenoten.

dion_b Moderator Harde Waren @leuk_he • 26 april 2018 11:13

Hangt er vanaf wat je 'technisch' noemt. Intel's grote voordeel was en is dat ze de beste fabs en processen hebben. Qua CPU architecture was de 8080 voor z'n tijd prima, maar die tijd was lang geleden. Dat we nu nog op een derivaat ervan werken (of in ieder geval een veel modernere core die doet alsof) is daarentegen krankzinnig. De hele RISC-beweging (en trouwen VLIW en nog een paar) waren pogingen om veel elegantere, modernere ontwerpen te leveren. Uiteindelijk zijn ze stuk voor stuk kapotgelopen op het idiote marktaandeel van x86 en op het feit dat Intel steeds in staat was om de oude x86 op te lappen en vooral door brute force (dankzij voorsprong qua prices) performance concurrerend te houden.
Een moderne x86 CPU heeft trouwens behalve die buitenste schil die x86 verstaat weinig met de 8086/8080 te maken, onder de motorkap is het grotendeels RISC, maar omdat zoveel software van de afgelopen 40 jaar x86 is, blijft het dat praten. Waarschijnlijk blijft het desktop-PC platform x86 praten totdat desktop PCs ophouden te bestaan. Dat andere ontwerpen waarschijnlijk superieur zijn zie je terug in alle andere gebieden waar legacy software geen issue is en tegenwoordig bovenal ARM CPUs draaien

Me_dusa 25 april 2018 16:33

Dit is dan eindelijk weer eens echt Tweakerwaardig nieuws. Erg cool

PPie 25 april 2018 17:54

Respect! $_/-\o_$

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.

Hobbyist produceert geïntegreerde schakeling met 'thuislithografie'

Lees meer

Reacties (35)

Sorteer op:

Weergave: