对现代英特尔 CPU 进行逆向工程

逆向工程 硬件 集成电路
2021-06-25 06:20:50

是否有完全恢复现代英特尔 CPU 内部电路的开源项目？这是可能的，还是电路封闭和/或受专有技术保护？

4个回答

是否有完全恢复现代英特尔 CPU 内部电路的开源项目？

不适用于现代 CPU。甚至对于 10-15 年的 CPU 也不行。

2015年完成了对Intel 8080的逆向工程，这颗CPU是1974年的（其实是1980年代的苏联i8080克隆KR580VM80A被逆向了）。这两款 CPU 的特征尺寸均为 6 μm，因此可以使用廉价的光学显微镜对芯片进行拍照。

英文报告在这里：http: //zeptobars.ru/en/read/KR580VM80A-intel-i8080-verilog-reverse-engineering

该项目在这里协调（俄语）：http: //zx-pk.ru/printthread.php?t=23349&pp=40

提供详细文档（带块方案）、少量晶体管（4758 个单元）、粗略特征、单金属层和可读掺杂区允许执行此项目。

其他成功的项目是1975年的MOS 6502，5-16 μm 特征尺寸，3.5 万个晶体管 - http://www.visual6502.org/（他们收集了大量芯片照片，但它们并没有逆向原理图）

1995 年，KR580VM80A 反向器之一报告了有关反向（俄语）基于 MIPS R3051 的 Playstation 1 CPU 的项目，该 CPU 具有 0.8 μm（800 nm）特征尺寸。项目站点是http://psxdev.ru/。这个 CPU 有 25 万个晶体管和三层金属。启动两年后，芯片及其所有层（所有金属、硅和掺杂剂）的光学照片都很好，许多标准单元被识别出来，但只有倍增器块被完全反转。

因此，对于业余爱好者来说，25 万个晶体管设备是遥不可及的，现代英特尔设备在 Pentium 3/4（2000，大约 130nm）中有 5000 万个晶体管数，在 Atom（2008 年，45nm）中有 5000 万个晶体管；Core 2 (2007, 65-45 nm) 中的 200-400 百万，以及 Core i7 (2010, 32nm) 等更大芯片中的超过 10 亿。

这是可能的，还是电路封闭和/或受专有技术保护？

电路及其“来源”（verilog）是专有的；用于将它们转换为晶体管模式的软件是专有的（有些是英特尔的，可能有些是其他供应商的）。并且没有任何机会从管芯（制造的芯片）中读出原理图，因为特征太小而无法在光学显微镜下看到；并且掺杂剂水平太低，甚至无法通过扫描电子显微镜 (SEM) 读出整个芯片。芯片内部的信息太多了（我认为现代光刻工具是人类制造的最先进的数据传输工具；每秒从光掩模传输到晶圆的数据为 TB）。

例如，论文Stealthy Dopant-Level Hardware Trojans说：

此外，光学逆向工程通常不允许检测掺杂剂的变化，尤其是在小型技术中。专用设置最终可以允许识别掺杂剂极性。然而，在包含数百万个以小型技术实现的晶体管的大型设计中这样做似乎不切实际......

有几家公司能够对现代芯片的某些部分进行逆向工程，但英特尔的 CPU 太大而无法完全逆向（这个过程在金钱和人工和计算机时间方面都具有不切实际的成本）。例如，倒车领袖，Chipworks公司- www.chipworks.com -列举了一些例子：

我们的经验和能力的例子

  • 独立和嵌入式内存
  • 现场可编程门阵列 (FPGA) 和其他门阵列
  • 模数转换器 (ADC) 和数模转换器 (DAC) PLL 和时钟发生器
  • 有线和无线设备，包括收发器和混频器
  • 高级 CMOS 微处理器、图形芯片、DSP 和微控制器
  • RFID 和智能卡芯片
  • 功率半导体器件，包括稳压器和高/低功率设计

但他们的大部分项目都是对一些小芯片（不是用最先进的技术制造）或芯片的某些部分进行逆转。他们能够打开芯片，制作一些漂亮的芯片横截面 SEM 照片，或以非常粗略的分辨率拍摄全芯片顶部金属或硅层的光学照片（适合测量芯片或其块的面积，但不能逆转） .

他们出售一些关于英特尔芯片的照片和报告，例如Core i5-660：* 200 美元的裸片照片（顶部金属？） * 2500 美元的 M1（下部金属）照片 * 11000 美元用于使用包装的报告 * 15- 1.55 万美元用于布局和设计 (DfM) 分析或晶体管特性分析 * 2.45 万美元用于结构分析报告

有些人认为，重新开发现代 CPU 比尝试从芯片逆向工程要便宜得多。并且，一些联邦机构可能会潜入他们的联邦机构，试图窃取 CPU 资源；但我认为他们可以将资源拿到特工手中，但无法将它们拿到建筑物外。

OpenCores是一个旨在重建具有开源许可证的常用集成电路设计的项目。

其中一个子项目是专门重建i386架构的，叫做Zet。

我不知道他们是如何重建指令集的，肯定有一些逆向工程。但是，Intel给出的规格应该就足够了（当然，这种设计效率远不及Intel CPU。Intel这些年进步很大，最后很难得到同样的结果）。

但是，我不知道这个问题是否真的与逆向工程有关（但是，我不知道你应该在哪里问它，所以......）。

我发现这个网站包含 80486 的雇员可缩放图片。

而在这里努力reverseengineer AMD的微格式。

谷歌搜索siliconpr0n并intel 产生更多人尝试类似的东西。

来自现在已删除的 Quora 评论：

非英特尔超集：https : //electronics.stackexchange.com/questions/13472/is-it-possible-to-reverse-engineer-a-chip-design

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