Anatomie du plus petit Synthétiseur du monde

[Musique] avant de vous proposer deux gros épisode qui arriveront après cette vidéo je voulais aborder un sujet un peu plus léger mais tout aussi passionnant dans lequel je vais parler dans un teaser musicale qui est certes rudimentaire mais dont la taille est celle d'un composant de 85 mm de côté alors techniquement un synthétiseur se définit comme étant un système capable de générer et modules et des sons sous forme de signal électrique et comme on va le voir c'est exactement ce qui se passe dans ce petit boîtier alors selon vous qui me suivent sur son cloud qui ont déjà écouté mes musiques électroniques savent que le synthétiseur est un instrument qui m'est familier en revanche ce qui est certain c'est que je n'utiliserai jamais ce synthétiseur là dans mes morceaux au moment [Musique] c'est bon je peux je peux continuer qu'en plus ça c'est un piano c'est pas un synthé oui mais pas que [Musique] oui sinon je pense qu'on a compris là ça par exemple oui non mais c'est bon on a compris donc de toutes façons depuis le temps que vous ne réclamez oui je ferai un épisode bientôt sur les synthétiseurs et leur principe de fonctionnement donc maintenant on va revenir au sujet du jour ce composant est donc surtout destiné à un usage pour les faire parts ou les cartes des clients type car de noël de voeux jour de l'an anniversaires etc et aussi pour les jouets très bon marché qui ont besoin d'une petite illustration sonore vous savez le genre d'illustrations qui vous tape sur le système au bout de 30 secondes mais qui vous donne envie de tout arracher et le plus étonnant c'est que ce composant ressemble en tous points de l'extérieur à un transistor bipolaire en boîtier théo 92 sauf que lui ne contient pas seulement une jonction npn ou pnp il contient véritablement un circuit intérêt avec plusieurs centaines de transistors à l'intérieur donc je propose de l'explorer en détail en commençant d'abord par une rapide expérimentation électrique et ensuite en désossant complètement pour analyser ça plus de s'initier au microscope parce que vous pas oublier qu'on est quand même dans un épisode de microscopie à titre de comparaison voici quelques transistor bipolaire en boîtier théo 92 que j'ai puisé dans mes réserves et comme je vous le disais il ya aucune différence notable avec son aide au cnt aux mêmes facteurs de forme que je tiens au bout de cette pince et ceci est bien évidemment volontaire de la part du concepteur pour des raisons pratiques il faut savoir que ce composant existants 14 références différentes chaque référence désignant une mélodie préprogrammés selon le tableau suivant celui que je possède et le thé 19 elle c'est à dire qu'il joue la mélodie lettre à élise de beethoven et dans un premier temps je vais utiliser ce transducteurs piézoélectriques comme organe de sortir liée au dés 19 elle puisqu'il est en mesure de gérer directement fait ce genre de disque piezzo pour produire les centres de la mélodie je vais donc utiliser une plaque d'essai pour réaliser le montage rapidement sans que cela nécessite de soudure en électronique on se sert fréquemment de ce genre de plaques pour faire du prototypage rapide de circuit voilà ce que ça donne en a seulement deux composants circuit et je vais maintenant pouvoir alimenter en 3 volts alors je vous avais prévenus c'est parce qu'il ya de plus agréable comme sonorités mais bon ça ne produit qu'une forme d'onde carré donc il faut pas s'attendre à mieux par contre sa consommation électrique est tellement faible qu'elle est inférieur à dix mille et en perd donc mon alim de la bonne indique que rien et par curiosité on va jeter un coup d'oeil rapide à l'eau si l'eau pour monitorer le type de signal qui produit en sortie c'est bien une forme d'onde carrés sur les quelques stats de mesures affiche est celle que je trouve la plus intéressante est celle ci la fréquence qui équivaut à la hauteur de la note jouée autres petites expérimentations rapide avec un condensateur de un micro farah d'une résistance de 4,7 kg hommes et un transistor npn de type 90,18 on peut monter un petit circuit d'amplification qui permet d'exploiter un petit haut parleur plutôt qu'un disque piezzo et j'utiliserai ce haut parleur l'a qui a une impédance de huit hommes voilà ce que ça donne une fois les composants placé sur la plaque décès j'injecte les trois volts voilà le circuit d'amplification fait son travail ça casse encore plus les oreilles d'ailleurs la consommation a forcément un peu grimpé au dessus des 10 millions père au niveau des mesures on était à 3 20 volts en crête en crête tout à l'heure on est désormais à 10,6 vol après amplification ce qui explique que l'intensité du courant est aussi plus élevé et avant de passer à son et corticale voici une rapide explication de son fonctionnement le contrôle de l'exécution du système se trouve dans ce bloc 6 l'oscillateur ici produits en signal car est de 64 kg et le plus précis possible qui sert de base de temps pour cadencer le générateur de battement de teint peau et le générateur de notes le générateur de l'impôt peut produire de 128 à 1920 note par minute selon 15 réglages la mémoire homme masqué est découpé en trois matrices dans la combinaison permet de stocker jusqu'à 64 notes sur six buts chacune 4 bits pour la hauteur et de 8 pour la durée pendant l'exécution un conteur est utilisé pour indexer les notes dans la rome le signal injecté depuis l'oscillateur dans le générateur de sons et modulée selon le code de la note courante et traverse un petit circuit d'amplification avant d'être routé vers la bande de sortie voilà évidemment il ya aucun filtre ni contrôle de l'envelope unis rien d'autre mais pour l'usagé qu'on en a bien n'a pas besoin alors l'extraction de sa puce de silicium va nécessiter la manipulation d'acide sulfurique concentré chauffer environ 150 degrés donc je prends des précautions d'usagé car en plus d'être dangereux c'est extrêmement toxiques à partir du moment où je place le composant dans le bain d'acide à la température requise l'époxy noir qui composent le boîtier se dissout inexorablement et au bout de quelques minutes c'est tout le bain d'acide qui a pris cette coloration noirâtre ce qui signifie qu'il faut le vider et en refaire un autre au bout de la troisième phase d'acide fraîche les sentiers de l'époxy a disparu il ne reste plus que la minuscule puces et son support puisque je m'empresse de récupérer et de séparer du reste et pour finaliser la procédure je lui donne un bain aux ultrasons rendant de l'acétone pur [Musique] on passe maintenant au microscope d'observation et afin que vous ayez un repère d'échelle j'ai placé enfant du papier millimétré sur lequel je pose la puce et vous voyez qu'on pourrait presque en mettre 2 dans un carré de 1 millimètre carré est juste à titre de comparaison voici la puce d'un microcontrôleur contenant quelques millions de transistors et dans la surface et de 42 millimètres carrés soit 6 5 mm de côté passons maintenant à une analyse au microscope optique de surface et pour l'instant je suis un grossissement de foi de sang alors ce qui est un petit peu dommage ici c'est que la couche métallique supérieur qui est constitué de toutes ces pistes qui relie des transistors condensateurs et résistance entre eux masques quasiment intégralement les composants qui sont situées au niveau des couches inférieures donc de l'autre côté de ces pistes c'est un peu comme si on regardait un circuit imprimé par l'arrière en essayant de voir par transparence les composants situé de l'autre côté il ya déjà cependant certaines choses que je peux dire on a emballé trois plots sur lesquels sont reliés les pattes du composant et les serpentins qui les entourent sont des résistances il ya un quatrième pad à gauche qui doit sans doute servir pour du testing à moins que ça ne soit le switch qu'ils appellent one shot dans le data shit pour une version du composants fournis avec quatre pattes maintenant voici les sept différents blocs j'ai pu identifier de gauche à droite on a le sida teurs situés dans cette région il s'agit d'un wc au donc d'un oscillateur commandes et intentions à sa droite se trouve le générateur de battement et de décodage du tempo et juste en dessous se trouve l'unité de contrôle du timing et de l'exécution du système une sorte de cpu ultra basique ensuite on a ici la mémoire hommes masqués contenant la matrice de transistors représentant les notes et les durées et juste en dessous se trouve le générateur les modulateurs de tonalité tout à fait à droite se trouve le système d'amplification dont la sortie est directement liée à la première page du composant pour finir en un dernier block ici qui va gérer l'alimentation du système ainsi que la régulation interne détention car il est stipulé dans le data shit que ce composant accepte une tension d'entrée située entre 1,3 volts et 3,3 volts or pour que l'oscillateur produisent précisément son signal de 65536 certes il doit être alimentée à une tension de 1 bien cultive old selon une estimation il ya environ 1200 éléments sur cette puce composé à 80% de transistors dernier point concernant cette puce il faut savoir que sa conception initiale date de la fin des années 80 mais que la gravure que l'on a sous les yeux est beaucoup plus récente et que le design du circuit a été révisé et pour être encore plus miniaturisés et consommer ainsi encore moins de courant j'ai retrouvé une image de cirque l'intérêt de ce même générateur de mélodies mais fabriqué en 1987 et le voici on peut observer que la finesse de gravure est beaucoup plus grossière il ya beaucoup plus d'espacement dans la circuiterie et on peut même distinguer les transistors d'un mémoire sommes ici normal à cette époque les technologies de photolithographie employée n'était pas encore aussi performante qu'aujourd'hui d'ailleurs si je superpose la puce que j'ai extraite à celle ci en gardant exactement la même échelle en obtient ceux ci sa surface est précisément 2,2 fois plus petite que celle de 1987 alors maintenant je vais vous proposer une observation un peu singulière mais qui va vous permettre de comprendre tout de suite le vrai rapport d'échelle qui lie à entre cette puce de silicium et un cheveu humain et quand je dis un cheveu je veux précisément parler d'un seul cheveu donc le but de la manoeuvre ici est de déposer en travers de la puce un cheveu et de le plaquer de telle sorte qu'ils ne bougent plus pendant l'opération alors c'est pas évident a heureusement que j'ai la chance de ne pas trembler du tout et finalement voilà ce que donne la mise en place et bien entendu cette observation va se faire au microscope électronique à balayage c'est la raison pour laquelle j'ai déposé tous assure son porte échantillons je peux donc maintenant l'insérer dans le microscope est passé en mode d'imagerie électronique et voici le résultat alors j'ai obtenu cette image à partir de deux prises distinctes recomposée d'où ce petit défaut au milieu visible sur le cheveu mais le résultat reste assez saisissant donc à partir des mesures que j'ai pu faire depuis microscope il en résulte que la largeur de cette puce est équivalente à l'épaisseur de saintes cheveux humains juxtaposés voici une petite séquence de zoom vers les transistors situé sous le cheveu et pour finir en beauté voici un détail de la surface de ce cheveu un grossissement 2750 fois alors si vous entendez un bruit de fond c'est parce que le microscope électronique à balayage est toujours allumée étant donné que je vais encore en avoir besoin oui parce que je voulais vous exposer un problème que j'ai rencontré en préparant cette épisode parce que je suis certain que il va en intéresser plus d'un alors en fait pour me procurer le composant urgentistes et que je viens d'analyser en détail je suis passé par ib et j'ai commandé à un vendeur chinois plutôt bien évaluer puisqu'il était à 99 6% ce lot de 10 ce qui était vendu un prix attractif de 6 euros or il se trouve que lorsque j'ai commencé mes tests sur la plaque de test aucun de ces composants ne m'a sorti le moindre son par contre j'obtenais une consommation de courant tout à fait anormal d'environ 1 ampère à une tension de 3 volts alors bien sûr j'ai rapidement compris que je m'étais fait entuber et que j'avais à faire là un composant qui n'avait absolument rien à voir avec un ulm 66 t donc j'en ai commandé d'autres à un autre vendeur européen cette fois ci mais il était bien plus cher puisque j'ai eu un lot de trois pour 5 euros cela étant dit là vous avez constaté que c'était bien à nu m 66 t du coup je ne sais pas ce que j'ai acheté ce qui se cache à l'intérieur de ces boîtiers théo 92 sans doute en transistors de puissance donc je vous propose de s'en assurer un allant directement à vérifier le semi conducteurs et là je vais pas y aller par quatre chemins ni même faire ça proprement avec de l'acide ici l'idée de calciner entièrement le boîtier afin qu ils se désagrègent complètement ce qui me permettra d'exposer le semi conducteurs qu'il contient après quelques manipulations avec des pinces bruxelles voilà je vous montre en accéléré la manip en question l'emplacement du support dans le boîtier est encore intacte et ce petit morceau carré de silicium est précisément ce qui nous intéresse je passe à la loupe binoculaire on voit parfaitement bien le semi conducteurs ici par contre c'est l'arrière du substrat qui nous fait face donc je vais devoir l'extraire de son emplacement pour le retourner et observer l'avant à droite je vous ai mis une vue obtenu avec le microscope électronique à balayage l'opération est délicate cette pièce ne mesure qu'un millimètre carré voilà je suis parvenu à la retourner sans l'endommager on va maintenant l'analyse et au microscope et il semblerait qu'on est à faire à une topologie de transistors bipolaires à jonction npn sans spécificité particulière ni même résistance de polarisation le canal paie court le long de cette couche métallique en serpentin qui est dimensionné selon la quantité de courant et l'attention que doit supporter le transistor le fait d'être tracée en arpentant permet une plus grande longueur sur une surface plus réduite le canal est née disposés tout autour des plots directement au dessus du substrat voici une vue au microscope électronique on distingue un peu mieux l'épaisseur de la couche métallique à noter que le plot carré visible est celui de l'émetteur et que le second plots celui du collecteur et cachais en bas à droite sous l'amas de matières qui ne s'est pas détaché de la puce voilà donc prenez gare quand vous cherchez à acheter des composants électroniques sur ebay et en particulier quand ça vient de vendeurs chinois parce que je pense que eux mêmes ne savent pas qu'ils ressemblent parfois des lots qui ne correspondent pas du tout à ce qui est écrit sur le composant bref je n'ai terminé pour cet épisode j'espère que vous l'aurez apprécié le suivant devrait arriver d'ici deux semaines environ avec un tout nouveau sujet ici la portez vous bien et à bientôt [Musique] [Applaudissements]