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metadata.dc.type: Trabalho de Conclusão de Curso
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Reverse Engineering of VLSI Chips
Other Titles: Engenharia Reversa de Chips VLSI
metadata.dc.creator: Fernandes, Guilherme de Lima
metadata.dc.contributor.advisor1: Pereira, Antônio Eduardo Costa
metadata.dc.contributor.referee1: Basile, Antonio Luiz
metadata.dc.contributor.referee2: Dantas, Noelio Oliveira
metadata.dc.description.resumo: Este trabalho trata de um tema polêmico, que é a engenharia reversa. Evidentemente, vamos estudar um conjunto de métodos para obter detalhes sobre o projeto e fabricação de circuitos integrados a partir de um specimen. A finalidade desse estudo é aprender Computer Hardware Engineering. Assim, não vamos discutir engenharia reversa per se. Engenharia Reversa em Computer Hardware Engineering exige habilidades que pouca gente pode orgulhar-se de ter: Física de Estado Sólido, Microscopia de Força Atômica, Espectroscopia de Raman, Programação, Criptografia, Eletrônica, VSLI Design (Very-large-scale integration design), Calculo Lambda, Linguagens Funcionais, Inteligência Artificial, etc. Entretanto, o presente trabalho é baseado na premissa de que uma pessoa que queira aprender uma linguagem funcional, mecânica quântica, Física de Estado Sólido e algumas open source libraries será capaz de conseguir informação para projetar e construir um microcontrolador. Engenharia Reversa em Computer Hardware Engineering exige habilidades que pouca gente pode orgulhar-se de ter: Física de Estado Sólido, Microscopia de Força Atômica, Espectroscopia de Raman, Programação, Criptografia, Eletrônica, VSLI Design (Very-large-scale integration design), Calculo Lambda, Linguagens Funcionais, Inteligência Artificial, etc. Entretanto, o presente trabalho é baseado na premissa de que uma pessoa que queira aprender uma linguagem funcional, mecânica quântica, Física de Estado Sólido e algumas open source libraries será capaz de conseguir informação para projetar e construir um microcontrolador. Pontos quânticos são partículas de semicondutores muito pequenas, com dimensões de poucos nanometros. Pontos quânticos têm um papel central na nanotecnologia, já que emitem luz em frequências específicas, quando submetidas a uma corrente elétrica. Um ponto quântico é uma nanoestrutura de semicondutor que confina o movimento de condução na faixa de energia permitida para elétrons, lacunas de valência ou exitons em todas as três direções espaciais. O ponto quântico tem um espectro de energia discreto e quantizado. Essa é a razão para o nome. O autor acredita que a principal contribuição original do presente trabalho seja as medidas necessárias para verificar o controle do crescimento de pontos quânticos de CdTe em uma matriz vítrea silicato. Em um experimento, o autor e seus colaboradores usaram Espectroscopia de Absorção e Microscopia de Força Atômica. No mesmo experimento, Espectroscopia de Fotoluminescência mostrou que as vacâncias de cadmium difundem-se para fora dos pontos quânticos. Em outro experimento, o autor usou as mesmas ferramentas, a saber, Microscopia de Força Atômica e Espectroscopia, para verificar o controle das densidades de íons de manganês e vacâncias de cadmium em pontos quânticos de Cd1-xMnxTe que cresceram em uma matriz vítrea. Nesse segundo experimento, os íons de manganês substituíram o cadmium. Em consequência, os pontos quânticos têm propriedades magnéticas que emergem do spin de íons de manganês. O presente review também propões métodos para controle de qualidade de circuitos VLSI. Esses métodos usam a mesma tecnologia que o autor introduziu no estudo de pontos quânticos: Microscopia de Força Atômica, Espectroscopia Raman, Espectroscopia de Fotoluminescência, Microscopia Eletrônica de Varredura acoplado com detector de Energia Dispersiva de Raios-X. Além das contribuições originais, esse documento apresenta uma revisão fácil de seguir da Física de Estado Sólido. O conhecimento necessário para ler esse trabalho é bastante básico, e pode ser encontrado em um texto introdutório, como o Concepts of Modern Physics de Arthur Beiser.
Abstract: This work deals with reverse engineering, which is a set of methods for obtaining the design and fabrication details of an object from a working specimen. Reverse Engineering in Computer Hardware Design requires skills that few people can boast of having, those being solid state physics, atomic force and Raman microscopy, programming, cryptography, electronics, VLSI design (Very-large-scale integration design), Lambda Calculus, Functional Languages, Artificial Intelligence, etc. However, the present work is based on the premise that a person who is willing to learn a functional programming language and a few open source libraries will be able to ascertain useful information for the design and construction of a working microcontroller. Reverse engineering technics used to inspect a microchip can also be used for quality control. The following techniques are worth mentioning: Atomic Force Microscopy, Raman Spectroscopy, Photoluminescence Spectroscopy, Scanning Electron Microscopy coupled with Energy Dispersive X-ray detector (EDX). The author of the present work had access to all equipment and tools necessary for performing advanced microscopy and spectroscopy. To make a long story short, microscopy is used to survey the structure, component shapes and material used in the building of integrated circuits. Quantum dots are very small semiconductor particles, a few nanometers in size. They have a central role in nanotechnology, since they emit light in specific frequencies, when submitted to an electrical current. A quantum dot is a semiconductor nanostructure that confines the motion of conduction band electrons, valence band holes, or excitons in all three spatial directions. A quantum dot has a discrete quantized energy spectrum. That is the reason for the name. The author believes that the main original contributions of the present work is the measurements necessary to verify the control of CdTe quantum dot growth in a silicate glass matrix. In the experiment, the author and his collaborators have used Absortion Spectroscopy and Atomic Force Microscopy. In the same experiment, Photoluminescence Spectroscopy has shown that the cadmium vacancies diffused away from the quatum dots. In another experiment, the author used the same kind of tools, to wit, Atomic Force Microscopy and spectroscopy, in order to control densities of manganese ions and cadmium vacancies in Cd1-xMnxTe quantum dots that grew in a glass matrix. In this second experiment, manganese ions replaced cadmium. In consequence, the quantum dots have magnetic properties that arises from the spin of manganese ions. The author and his collaborators succeede is publishing the results of their experiments involving quantum dots in high impact periodicals in the field of Solid State Physics. The present review also propose methods for quality control of VLSI circuits. These methods use the same technology that the author introduced in the study of quantum dots: Atomic Force Microscopy, Raman Spectroscopy, Photoluminescence Spectroscopy and Scanning Electron Microscopy coupled with Energy Dispersive X-ray detector. Besides the original contributions, this document present an easy to follow review of Solid State Device Physics. The knowledge necessary for reading this work is very basic, and can be found in an introductory text like Arthur Beiser’s Concepts of Modern Physics.
Keywords: Pontos Quânticos
Quantum Dots
Circuitos VLSI
VLSI Circuit
Engenharia Reversa
Reverse Engineering
Microscopia de Força Atômica
Atomic Force Microscopy
Energia Dispersiva de Raios-X
Energy Dispersive X-ray
Silício
Silicon
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Citation: FERNANDES, Guilherme de Lima. Reverse engineering of VLSI chips. 70 f. 2017. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2017.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/19025
Issue Date: 22-Jan-2017
Appears in Collections:TCC - Engenharia Elétrica

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