干货| NAND门芯片Dieshot赏析，对比原理图分析

本文要分享的是Mullard FJH291/7403N，它是一颗Quadruple 4-input NAND gate with open collector output transistor. （四路4输入NAND门，开漏输出晶体管）是一种数字逻辑集成电路，具有四个4输入NAND门，并且输出采用了开漏（open collector）输出结构。

1-完整芯片的dieshot高清图片

对其中一个2输入与非门进行了注释。由于数据手册datasheet提供了电路图，因此这个比较容易实现，局部dieshot和电路图对比如下

这里有一些技巧便于分析，

图中，一小块一小块的部分是一个BJT管子；

较粗的走线，一般是电源，

电阻一般是独立的

2-对手册中电路图进行标注如下

这是BJT的分析方法，CMOS会不一样

下面的芯片照片显示了芯片上的两个晶体管。不同集成电路的晶体管外观各不相同，因此逆向工程的第一步就是确定它们在特定芯片中的外观。在这个集成电路中，晶体管栅极可以通过硅片上的一个大矩形区域来区分。

在大多数情况下，金属线穿过硅，被厚厚的绝缘氧化物隔离。金属和硅之间的接触面是一个较小的椭圆形区域，颜色略深；金属线与下面的晶体管源极和漏极相连。MOS 晶体管通常没有分立的边界；正如稍后将看到的，一个晶体管的源极可能与另一个晶体管的漏极重叠。

3-芯片上有两个晶体管分析

区分 PMOS 和 NMOS 晶体管可能比较困难。在该芯片上，P 型硅呈现绿色，N 型硅呈现红色。因此，PMOS 晶体管显示为绿色区域被红色包围，而 NMOS 则相反。此外，PMOS 晶体管通常比 NMOS 晶体管大，因为它们的强度较弱。区分它们的另一种方法是看它们在电路中的连接。

如下所示，逻辑门中的 PMOS 晶体管与电源相连，而 NMOS 晶体管与地相连。

金属栅极晶体管是一种非常古老的技术，在 20 世纪 70 年代大多被硅栅极晶体管所取代。硅栅极电路使用额外的多晶硅布线层。此外，现代集成电路通常有不止一层金属。

4-拓展：

这类芯片的作用：

逻辑运算： 4输入NAND门用于执行逻辑运算，而四路表示这个集成电路内部有四个独立的NAND门。它可以实现复杂的逻辑功能，如比较、计数、多路选择等。

信号处理： 逻辑门通常用于数字信号处理，处理二进制信号，实现各种逻辑功能。这种器件可以用于构建数字电路，如计数器、多路选择器、逻辑开关等。

开漏输出： 开漏输出意味着输出引脚可以连接到外部电路，例如上拉电阻和电源，以形成开关。这使得这种器件适用于连接到其他开漏输出设备，或者用于构建复杂的逻辑网络。

这类芯片的用途场景：

总线驱动器： 由于开漏输出的特性，这种器件常用作总线驱动器。可以将多个这样的器件连接到同一个总线，以实现多路设备的通信。

电平转换： 在不同电平逻辑电路之间进行电平转换时，开漏输出的器件可以用作电平转换器，确保不同部分之间的兼容性。

数字存储器： 逻辑门可以用于构建数字存储器单元，用于存储和检索二进制数据。

时序逻辑： 这样的器件可以用于构建时序逻辑电路，例如计数器和时序控制器。