Обратный инжиниринг микроконтроллеров Xilinx

Xilinx, Inc. — американская технологическая компания, в основном поставщик программируемых логических устройств. Известна изобретением программируемой пользователем вентильной матрицы (FPGA) и как первая полупроводниковая компания с бесфабричной моделью производства.

Основана в Кремниевой долине в 1984 году, штаб-квартира находится в Сан-Хосе, Калифорния, с дополнительными офисами в Лонгмонте, Колорадо; Дублине, Ирландия; Сингапуре; Хайдарабаде, Индия; Пекине, Китай; Шанхае, Китай и Токио, Япония.

 

История

Ранние годы

Росс Фриман, Бернард Вондершмитт и Джеймс В. Барнетт II, все ранее работавшие в Zilog Corp, основали Xilinx в 1984 году.

Работая в Zilog, Фриман хотел создавать чипы, которые действовали бы как чистая лента, позволяя пользователям программировать технологию самостоятельно. В то время эта концепция была революционной. «Эта концепция требовала множества транзисторов, а в то время транзисторы считались чрезвычайно ценными – многие считали идею Росса довольно безумной», – сказал Билл Картер, сотрудник Xilinx, который в 1984 году был нанят первым разработчиком ИС и стал восьмым сотрудником компании.

Крупные производители полупроводников получали высокую прибыль, выпуская огромные объёмы универсальных микросхем. Проектирование и производство десятков различных схем для конкретных рынков давало более низкую маржу и требовало большей сложности производства. То, что стало известно как FPGA, позволило бы выпускать схемы массово, но с возможностью настройки под конкретные сегменты рынка.

Фриману не удалось убедить Zilog инвестировать в создание FPGA для рынка, который в то время составлял всего 100 миллионов долларов. Фриман и Барнетт покинули Zilog и вместе со своим бывшим коллегой, 60-летним Бернардом Вондершмиттом, привлекли 4,5 миллиона долларов венчурного финансирования для разработки первой коммерчески жизнеспособной FPGA. Они основали компанию в 1984 году и начали продавать свой первый продукт к 1985 году.

К концу 1987 года компания привлекла более 18 миллионов долларов венчурного капитала (что эквивалентно примерно 36 миллионам долларов с поправкой на инфляцию на 2013 год) и достигла годового объёма продаж почти в 14 миллионов долларов.

 

Рост

По мере роста спроса на программируемую логику росли и доходы, и прибыль Xilinx.
С 1988 по 1990 год выручка компании росла с 30 до 50, а затем до 100 миллионов долларов. В этот период компания Monolithic Memories Inc. (MMI), которая финансировала Xilinx, была куплена конкурентом AMD. В результате Xilinx расторгла сделку с MMI и в 1989 году вышла на биржу NASDAQ. Компания также переехала на завод площадью 144 000 квадратных футов в Сан-Хосе, чтобы удовлетворить спрос со стороны таких компаний, как HP, Apple, IBM и Sun Microsystems, закупавших большие объёмы продукции Xilinx.

В середине 1990-х годов на рынке FPGA появились конкуренты Xilinx. Несмотря на конкуренцию, продажи Xilinx выросли до 135 миллионов долларов в 1991 году, 178 миллионов в 1992 и 250 миллионов в 1993 году.

В 1995 году, через десять лет после продажи первого продукта, компания достигла выручки в 550 миллионов долларов.

Согласно исследованию iSuppli, Xilinx удерживает лидерство на рынке программируемых логических устройств с конца 1990-х годов. За эти годы Xilinx расширила деятельность в Индии, Азии и Европе.

Продажи Xilinx выросли с 560 миллионов долларов в 1996 году до 2,2 миллиардов к концу 2013 финансового года. Моше Гавриэлов – ветеран EDA и ASIC-индустрии, назначенный президентом и генеральным директором в начале 2008 года, – представил целевые проектные платформы, сочетающие FPGA с программным обеспечением, IP-ядрами, платами и комплектами для решения конкретных задач. Эти платформы являются альтернативой дорогим специализированным интегральным схемам (ASIC) и стандартным продуктам (ASSP).

 

Сегодня

С момента основания компания расширила свой портфель продуктов. Xilinx продаёт широкий спектр FPGA, сложных программируемых логических устройств (CPLD), инструментов проектирования, интеллектуальной собственности и эталонных проектов. Xilinx также имеет глобальные услуги и программы обучения.
После внедрения 3D-чипов для создания более мощных FPGA, Xilinx адаптировала технологию для объединения ранее отдельных компонентов в одном кристалле, сначала объединив FPGA с приёмопередатчиками для увеличения пропускной способности при снижении энергопотребления. По словам генерального директора Xilinx Моше Гавриэлова, добавление гетерогенного коммуникационного устройства в сочетании с новыми программными инструментами и линейкой Zynq-7000 28-нм SoC, объединяющих ядро ARM с FPGA, является частью перехода от поставщика программируемых логических устройств к поставщику «всего программируемого».

Продукты компании неоднократно отмечались изданиями EE Times, EDN и другими за инновации и влияние на рынок.

Помимо Zynq-7000, линейка продуктов Xilinx (см. текущие семейства) включает серии Virtex, Kintex и Artix, каждая из которых имеет конфигурации и модели, оптимизированные для различных применений. С выпуском серии Xilinx 7 в июне 2010 года компания перешла на три основных семейства FPGA: высокопроизводительное Virtex, среднепроизводительное Kintex и недорогое Artix, прекратив бренд Spartan, который завершается серией Xilinx 6. В апреле 2012 года компания представила Vivado Design Suite – среду проектирования следующего поколения для сложных электронных систем.

 

Технология

Платформа Spartan-3 стала первой в отрасли 90-нм FPGA, обеспечив большую функциональность и пропускную способность за доллар, чем было возможно ранее, установив новые стандарты в индустрии программируемой логики.

Xilinx разрабатывает, производит и продаёт программируемые логические продукты, включая интегральные схемы (ИС), инструменты проектирования ПО, предопределённые системные функции, поставляемые как IP-ядра, услуги проектирования, обучение клиентов, техническую поддержку. Xilinx продаёт FPGA и CPLD производителям электронного оборудования в таких секторах, как связь, промышленность, потребительская электроника, автомобилестроение и обработка данных.

FPGA Xilinx использовались в эксперименте ALICE (A Large Ion Collider Experiment) в европейской лаборатории CERN на границе Франции и Швейцарии для картирования и разделения траекторий тысяч субатомных частиц. Xilinx также заключила партнёрство с Лабораторией космических аппаратов ВВС США для разработки FPGA, устойчивых к радиации в космосе, которые в 1000 раз менее чувствительны к космической радиации, чем коммерческие аналоги, для установки в новые спутники.
Семейства Virtex-II Pro, Virtex-4, Virtex-5 и Virtex-6, включающие до двух встроенных процессорных ядер PowerPC от IBM, ориентированы на разработчиков систем-на-кристалле (SoC).

FPGA Xilinx могут выполнять обычные встроенные ОС (например, Linux или vxWorks) и реализовывать периферийные процессоры в программируемой логике.

IP-ядра Xilinx включают IP для простых функций (BCD-кодеры, счётчики и т. д.), для специализированных областей (цифровая обработка сигналов, БПФ и КИХ-фильтры) и сложных систем (многогигабитные сетевые ядра, мягкий микропроцессор MicroBlaze и компактный микроконтроллер Picoblaze). Xilinx также создаёт пользовательские ядра за отдельную плату.

Основным набором инструментов проектирования, который Xilinx предоставляет инженерам, является Vivado Design Suite, интегрированная среда проектирования (IDE) с инструментами от системного до уровня ИС, построенными на общей масштабируемой модели данных и общей среде отладки. Vivado включает инструменты проектирования на уровне электронных систем (ESL) для синтеза и верификации алгоритмических IP на основе C; стандартизированную упаковку для вскрытия заблокированного микроконтроллера, снятия защиты, чтения EEPROM, дампа флэш и EEPROM как алгоритмических, так и RTL IP для повторного использования; стандартизированную интеграцию IP и системную интеграцию всех типов строительных блоков; а также верификацию блоков и систем. Бесплатная версия WebPACK Edition Vivado предоставляет разработчикам ограниченную версию среды проектирования.

Комплект разработчика встроенных систем Xilinx (EDK) поддерживает встроенные ядра PowerPC 405 и 440 (в Virtex-II Pro и некоторых чипах Virtex-4 и -5) и ядро Microblaze. Генератор систем Xilinx для DSP реализует проекты DSP на FPGA Xilinx. Бесплатная версия ПО для проектирования EDA – ISE WebPACK – используется с некоторыми недорогими чипами. Xilinx является единственным (по состоянию на 2007 год) поставщиком FPGA, распространяющим бесплатный набор инструментов синтеза для Linux.

Xilinx анонсировала архитектуру для новой платформы на базе ARM Cortex A9 для разработчиков встроенных систем, которая сочетает программную программируемость встроенного процессора с аппаратной гибкостью FPGA. Новая архитектура снимает значительную часть аппаратных ограничений с точки зрения разработчиков встроенного ПО, предоставляя им беспрецедентный уровень контроля в процессе разработки. С этой платформой разработчики ПО могут использовать существующий системный код на базе ARM и обширные готовые библиотеки компонентов с открытым исходным кодом для восстановления защищённого кода, снятия защиты, чтения памяти, копирования EEPROM. Поскольку система загружает ОС при сбросе, разработка ПО может быстро начаться в знакомых средах разработки и отладки с использованием таких инструментов, как ARM RealView и связанных сторонних инструментов, IDE на основе Eclipse, GNU, Xilinx Software Development Kit и других.

В начале 2011 года Xilinx начала поставки нового семейства устройств на этой архитектуре. Платформа Zynq-7000 SoC объединяет многоядерные ARM, программируемую логическую структуру, тракты DSP, память и функции ввода-вывода в плотной и настраиваемой сети межсоединений. Платформа ориентирована на разработчиков встроенных систем, работающих над приложениями, требующими многофункциональности и реагирования в реальном времени, такими как помощь водителю, интеллектуальное видеонаблюдение, промышленная автоматизация, аэрокосмическая и оборонная промышленность, а также беспроводная связь следующего поколения.

После выпуска 28-нм FPGA серии 7 Xilinx сообщила, что несколько наиболее плотных устройств в этих линейках будут построены с использованием нескольких кристаллов в одном корпусе с применением технологии 3D-конструкций и штабелирования кристаллов. Технология стековой кремниевой межсоединений (SSI) укладывает несколько (три или четыре) активных кристаллов FPGA рядом на кремниевом интерпозере – едином куске кремния с пассивными межсоединениями. Отдельные кристаллы FPGA являются обычными и монтируются методом перевёрнутого кристалла с помощью микроконтактов на интерпозер. Интерпозер обеспечивает прямое соединение между кристаллами FPGA без необходимости использования технологий приёмопередатчиков, таких как высокоскоростные SERDES. В октябре 2011 года Xilinx поставила первую FPGA, использующую эту технологию – Virtex-7 2000T, содержащую 6,8 миллиарда транзисторов и 20 миллионов вентилей ASIC. Весной следующего года Xilinx использовала 3D-технологию для поставки Virtex-7 HT – первой в отрасли гетерогенной FPGA, сочетающей высокопропускные FPGA с до шестнадцатью 28 Гбит/с и семьюдесятью двумя 13,1 Гбит/с приёмопередатчиками для снижения энергопотребления и размеров в ключевых приложениях Nx100G и 400G.

В январе 2011 года Xilinx приобрела компанию AutoESL Design Technologies и добавила проектирование на высоком уровне на System C для своих FPGA серий 6 и 7. Добавление инструментов AutoESL расширяет сообщество разработчиков для FPGA, включая дизайнеров, привыкших к проектированию на более высоком уровне абстракции с использованием C, C++ и System C.

В апреле 2012 года Xilinx представила переработанный набор инструментов для программируемых систем – Vivado Design Suite. Это IP- и системно-ориентированное ПО поддерживает новые устройства большой ёмкости и ускоряет проектирование программируемой логики и ввода-вывода. Vivado обеспечивает более быструю интеграцию и реализацию программируемых систем в устройствах с 3D-стековой кремниевой технологией, процессорными системами ARM, аналогово-цифровыми смешанными сигналами (AMS) и множеством IP-ядер.

 

Текущие семейства продукции

До 2010 года Xilinx предлагала два основных семейства FPGA: высокопроизводительное Virtex и массовое Spartan, а также более дешёвый вариант EasyPath для перехода к массовому производству. Компания также предлагает две линейки CPLD: CoolRunner и серию 9500. Каждая серия выпускалась в нескольких поколениях с момента запуска. С выпуском 28-нм FPGA в июне 2010 года Xilinx заменила массовое семейство Spartan на Kintex и недорогое Artix.

В новых FPGA Xilinx минимизирует общее энергопотребление за счёт использования высокодиэлектрического металлического затвора (HKMG), что обеспечивает низкое статическое энергопотребление. На 28-нм узле статическая мощность составляет значительную часть общего рассеиваемой мощности устройства, а в некоторых случаях является доминирующим фактором. Используя HKMG-процесс, Xilinx снизила энергопотребление при увеличении логической ёмкости. Семейства Virtex-6 и Spartan-6, как утверждается, потребляют на 50% меньше энергии и имеют до двух раз большую логическую ёмкость по сравнению с предыдущим поколением FPGA Xilinx.

В июне 2010 года Xilinx представила серию Xilinx 7: семейства Virtex-7, Kintex-7 и Artix-7, обещая улучшения в энергопотреблении, производительности, ёмкости и цене. Эти новые семейства FPGA производятся по 28-нм HKMG-технологии TSMC. Устройства серии 7 обеспечивают снижение энергопотребления на 50% по сравнению с 40-нм устройствами компании и предлагают ёмкость до 2 миллионов логических ячеек. Менее чем через год после анонса 28-нм FPGA серии 7 Xilinx поставила первое в мире 28-нм FPGA – Kintex-7, что стало самым быстрым выводом продукта в программируемой индустрии. В марте 2011 года Xilinx представила семейство Zynq-7000, интегрирующее полную систему на основе ARM Cortex-A9 MPCore на 28-нм FPGA для системных архитекторов и разработчиков встроенного ПО.

 

Семейство Virtex

FPGA серии Virtex имеют встроенные функции, включая логику FIFO и ECC, блоки DSP, контроллеры PCI-Express, модули Ethernet MAC и высокоскоростные приёмопередатчики. Помимо логики FPGA, Virtex включает встроенные аппаратные блоки для часто используемых функций, таких как умножители, память, последовательные приёмопередатчики и ядра микропроцессоров. Эти возможности используются в таких приложениях, как проводное и беспроводное инфраструктурное оборудование, передовое медицинское оборудование, контрольно-измерительные приборы и оборонные системы. Некоторые представители семейства Virtex доступны в радиационно-стойких версиях, специально для работы в космосе, где вредные потоки высокоэнергетических частиц могут нарушать работу полупроводников. Virtex-5QV FPGA была разработана с устойчивостью к радиации в 100 раз выше, чем у предыдущих радиационно-стойких моделей, и обеспечивает десятикратное повышение производительности. Однако данные по характеризации и тестированию для Virtex-5QX на сайте консорциума по радиационным испытаниям Xilinx по состоянию на ноябрь 2011 года отсутствовали.

Недавно анонсированная Virtex – Virtex 7 – основана на 28-нм технологии и, как сообщается, обеспечивает двукратное улучшение производительности системы при 50% снижении энергопотребления по сравнению с предыдущим поколением Virtex-6. Кроме того, Virtex-7 удваивает пропускную способность памяти по сравнению с предыдущими FPGA Virtex с производительностью интерфейса памяти 1866 Мбит/с и более чем двумя миллионами логических ячеек.

В 2011 году Xilinx начала поставки образцов Virtex-7 2000T, которая объединяет четыре меньших FPGA в одном корпусе, размещая их на специальной кремниевой межсоединительной площадке (интерпозере) для достижения 6,8 миллиардов транзисторов в одном большом чипе. Интерпозер обеспечивает 10 000 каналов передачи данных между отдельными FPGA – примерно в 10–100 раз больше, чем обычно доступно на плате – для создания единой FPGA. В 2012 году, используя ту же 3D-технологию, Xilinx представила первые поставки Virtex-7 H580T FPGA – гетерогенного устройства, состоящего из двух кристаллов FPGA и одного 8-канального приёмопередатчика на 28 Гбит/с в одном корпусе.

Поскольку Xilinx представила новые высокоёмкие 3D FPGA, включая Virtex-7 2000T и Virtex-7 H580T, эти устройства стали превосходить возможности ПО для проектирования Xilinx, что побудило компанию полностью переработать свой инструментарий. Результатом стало внедрение Vivado Design Suite, которое сокращает время, необходимое для проектирования программируемой логики и ввода-вывода, а также ускоряет системную интеграцию и реализацию по сравнению с предыдущим ПО.

Семейство Virtex-6 построено по 40-нм технологии для вычислительно-интенсивных электронных систем, и компания заявляет, что оно потребляет на 15% меньше энергии и имеет на 15% лучшую производительность по сравнению с конкурирующими 40-нм FPGA.

Virtex-5 LX и LXT предназначены для логически-интенсивных приложений, а Virtex-5 SXT – для DSP-приложений. В Virtex-5 Xilinx изменила логическую структуру с 4-входных LUT на 6-входные. С ростом сложности комбинаторных логических функций, требуемых для SoC-проектов, процент комбинаторных путей, требующих нескольких 4-входных LUT, стал узким местом производительности и маршрутизации. Новые 6-входные LUT представляют собой компромисс между лучшей обработкой всё более сложных комбинаторных функций за счёт уменьшения абсолютного числа LUT на устройство. Серия Virtex-5 выполнена по 65-нм технологии с 1,0 В, тройным оксидным процессом.

Устаревшие устройства Virtex (Virtex, Virtex-II, Virtex-II Pro, Virtex 4) всё ещё доступны, но не рекомендуются для новых проектов.

 

Kintex

Семейство Kintex-7 – это первое среднепроизводительное семейство FPGA от Xilinx, которое, по заявлению компании, обеспечивает производительность Virtex-6 менее чем за половину цены при 50% меньшем энергопотреблении. Семейство Kintex включает высокопроизводительную последовательную связь на 12,5 Гбит/с или оптимизированную по стоимости на 6,5 Гбит/с, производительность памяти и логики, необходимую для таких приложений, как высокообъёмное проводное оборудование связи 10G, и обеспечивает баланс производительности обработки сигналов, энергопотребления и стоимости для поддержки развертывания беспроводных сетей LTE.

 

Artix

Семейство Artix-7 обеспечивает на 50% меньшее энергопотребление и на 35% меньшую стоимость по сравнению с семейством Spartan-6 и основано на унифицированной архитектуре Virtex. Xilinx утверждает, что Artix-7 FPGA обеспечивают производительность, необходимую для чувствительных к стоимости высокообъёмных рынков, которые ранее обслуживались ASSP, ASIC и недорогими FPGA. Семейство Artix предназначено для удовлетворения требований к малым форм-факторам и низкому энергопотреблению для портативных ультразвуковых устройств с батарейным питанием, управления объективами цифровых камер и военной авионики и коммуникационного оборудования.

 

Zynq

Семейство Zynq-7000 предназначено для высокопроизводительных встроенных приложений, таких как видеонаблюдение, помощь водителю, беспроводная связь следующего поколения и промышленная автоматизация. Zynq-7000 интегрирует полную систему на основе ARM Cortex-A9 MPCore по 28-нм технологии. Архитектура Zynq отличается от предыдущих сочетаний программируемой логики и встроенных процессоров, переходя от FPGA-центричной платформы к процессор-центричной модели. Для разработчиков ПО Zynq-7000 выглядит как стандартный полнофункциональный SoC на базе ARM, загружающийся сразу при включении и способный выполнять различные операционные системы независимо от программируемой логики. В 2013 году Xilinx представила Zynq-7100, интегрирующий цифровую обработку сигналов (DSP) для удовлетворения требований к интеграции программируемых систем в беспроводных, вещательных, медицинских и военных приложениях.

Новое семейство Zynq-7000 создало ключевую проблему для разработчиков систем, поскольку ПО Xilinx ISE не было разработано для обработки ёмкости и сложности проектирования с FPGA с ядром ARM. Новый Vivado Design Suite решил эту проблему, так как ПО было разработано для более ёмких FPGA и включало функциональность синтеза высокого уровня, позволяющую инженерам компилировать сопроцессоры из C-описания.

 

Семейство Spartan

Серия Spartan ориентирована на приложения с низким энергопотреблением, экстремальной чувствительностью к стоимости и большим объёмом; например, дисплеи, приставки, беспроводные маршрутизаторы и другие приложения.

Семейство Spartan-6 построено по 45-нм технологии с 9 слоями металла и двойным оксидным процессом. Spartan-6 был представлен в 2009 году как недорогое решение для автомобильной, беспроводной связи, плоских дисплеев и видеонаблюдения.

 

EasyPath

Поскольку устройства EasyPath идентичны FPGA, которые уже используют заказчики, детали могут производиться быстрее и надёжнее с момента заказа по сравнению с аналогичными программами конкурентов.

Гарантируется 12-недельный срок от получения проекта до массового производства, и заказчику не требуется перепроектирование или переквалификация. Кроме того, заказчики могут свободно переключать производство с непрограммируемого EasyPath FPGA на исходный программируемый Virtex FPGA, если возникнет необходимость в изменениях проекта.

 

Стратегия и культура компании

Текущий генеральный директор Xilinx Моше Гавриэлов
Гавриэлов планирует развивать компанию, предоставляя более полные решения клиентам Xilinx, сочетающие FPGA с IP-ядрами, инструментами EDA и платами, чтобы занять долю рынка ASIC и ASSP. По состоянию на 2009 год стоимость входа в разработку ASIC становится слишком высокой для многих приложений, что делает FPGA, требующие гораздо меньше разработки, более жизнеспособным вариантом. Гавриэлов ссылается на рыночную тенденцию, которую он называет «программируемый императив», когда сокращающиеся циклы проектирования сталкиваются со временем и стоимостью ASIC-разработки.

Xilinx вошла в рейтинг Fortune «100 лучших компаний для работы» в 2001 году на 14-м месте, поднялась на 6-е в 2002 и на 4-е в 2003 году.

В декабре 2008 года GSA назвала Xilinx самой уважаемой публичной полупроводниковой компанией с годовым доходом от 500 миллионов до 10 миллиардов долларов. Награда признаёт выдающиеся успехи, видение и стратегию в отрасли.

 

Происхождение названия компании

Попытавшись зарегистрировать несколько более обычных названий компаний и получив отказ из-за занятости, основатели решили сознательно создать необычное название, чтобы гарантировать принятие. Существует несколько легенд о происхождении названия. Сотрудник Xilinx Билл Картер сказал, что название Xilinx было выбрано потому, что «Химический символ кремния – Si. Буквы 'X' на каждом конце представляют программируемые логические блоки. 'linx' представляет программируемые связи, соединяющие логические блоки». Другое объяснение гласит, что двое основателей, Росс Фриман и Джим Барнетт, оба учились в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн, также называемом Fighting Illini. Название, предположительно, произошло от того, что основатели были двумя бывшими Illini, отсюда Xilinx (два 'X' Illini).

 

Росс Фриман

Росс Фриман, которому приписывают изобретение FPGA, был включён в Зал славы изобретателей в 2009 году, более чем через 20 лет после изобретения FPGA. Начиная с 1992 года, Xilinx имеет ежегодную традицию вручать сотруднику компании награду Ross Freeman Award for Technical Innovation в память о Фримане. Лауреаты награды выбираются по номинациям за инновации, принёсшие значительную ощутимую пользу компании. Финалисты выбираются комитетом, а победители определяются голосованием.

 

Конкуренция

Полный список семейств кремниевых продуктов Xilinx, Inc.

1. Семейства CPLD (малоплотная программируемая логика)

Серия 9500 CPLD

XC9500, XC9500XL, XC9500XV

Серия CoolRunner CPLD

CoolRunner-II (семейство XC2C000)

2. Устаревшие недорогие FPGA: поколения Spartan

Spartan-II (0,22 мкм)

XC2S15, XC2S30, XC2S50, XC2S100, XC2S150, XC2S200

Spartan-IIE (0,18 мкм)

XC2S50E, XC2S100E, XC2S150E, XC2S200E, XC2S300E

Spartan-3 (90 нм)

XC3S50, XC3S200, XC3S400, XC3S1000, XC3S1500, XC3S2000, XC3S4000

Spartan-3E

XC3S50E, XC3S100E, XC3S250E, XC3S500E, XC3S1200E, XC3S1600E

Spartan-3A / Spartan-3A DSP

XC3S50A, XC3S200A, XC3S400A, XC3S700A, XC3S1400A; XC3SDSP1800A, XC3SDSP3400A

Spartan-6 (45 нм)

XC6SLX4, XC6SLX9, XC6SLX16, XC6SLX25, XC6SLX45, XC6SLX75, XC6SLX100, XC6SLX150

3. Устаревшие высокопроизводительные FPGA: ранние поколения Virtex

Virtex (0,22 мкм)

XCV50, XCV100, XCV150, XCV200, XCV300, XCV400, XCV600, XCV800, XCV1000

Virtex-E (0,18 мкм)

XCV50E ~ XCV3200E

Virtex-II (0,15 мкм)

XC2V40 ~ XC2V8000

Virtex-II Pro / Pro X

XC2VP2 ~ XC2VP70; XC2VPX20, XC2VPX50

Virtex-4 (90 нм)

LX (логика), SX (DSP), FX (встроенный процессор): серии XC4VLX / XC4VSX / XC4VFX

Virtex-5 (65 нм)

LX, LXT, SXT, FXT, TXT: XC5VLX / XC5VLXT / XC5VSX / XC5VFX

Virtex-6 (40 нм)

LX, LXT, SXT, HXT: XC6VLX / XC6VSX / XC6VHX

4. FPGA серии 7 (28 нм HKMG, основное устаревшее поколение)

Spartan-7

XC7S6, XC7S15, XC7S25, XC7S50, XC7S75, XC7S100

Artix-7 (мало-/среднескоростные приёмопередатчики)

XC7A12T, XC7A25T, XC7A35T, XC7A50T, XC7A75T, XC7A100T, XC7A200T

Kintex-7 (средний класс, баланс)

XC7K70T, XC7K160T, XC7K325T, XC7K355T, XC7K410T, XC7K420T, XC7K480T

Virtex-7 (высокопроизводительный, высокая пропускная способность)

XC7V585T, XC7V855T, XC7V1140T, XC7V1500T, XC7V2000T

5. FPGA UltraScale (20 нм)

Kintex UltraScale

XCKU035, XCKU060, XCKU085, XCKU115, XCKU19P, XCKU25P

Virtex UltraScale

XCVU080, XCVU125, XCVU190, XCVU250, XCVU440

6. FPGA UltraScale+ (16 нм FinFET, текущее производство)

Spartan UltraScale+

XSU06, XSU13, XSU19, XSU25, XSU35

Artix UltraScale+

XCAU10P, XCAU15P, XCAU20P, XCAU25P

Kintex UltraScale+

XCKU040, XCKU060, XCKU080, XCKU125, XCKU190, XCKU280, XCKU325

Virtex UltraScale+

XCVU7P, XCVU9P, XCVU11P, XCVU13P, XCVU17P, XCVU23P, XCVU29P, XCVU37P, XCVU45P, XCVU55P, XCVU80P

7. Семейства Zynq All Programmable SoC (ARM CPU + структура FPGA)

Zynq-7000 (28 нм, двухъядерный Cortex-A9 + структура Artix серии 7)

XC7Z007S, XC7Z010, XC7Z012S, XC7Z015, XC7Z020, XC7Z030, XC7Z035, XC7Z045, XC7Z100

Zynq UltraScale+ MPSoC (16 нм, A53+R5+GPU + UltraScale+ FPGA)

• Серия EG (видеокодек отключён): ZU3EG, ZU4EG, ZU5EG, ZU7EG, ZU9EG, ZU11EG, ZU15EG, ZU19EG
• Серия EV (встроенный видеокодек): ZU3EV, ZU4EV, ZU5EV, ZU7EV, ZU9EV, ZU11EV, ZU15EV, ZU19EV
• RFSoC (встроенный РФ АЦП/ЦАП для радаров/5G): ZU28DR, ZU39DR, ZU43DR, ZU46DR, ZU48DR, ZU56DR

8. Автомобильные (XA) производные

Варианты с префиксом XA для всех вышеуказанных семейств FPGA/SoC (квалифицированы по AEC-Q100):

XA3S (Spartan-3 авто), XA6SLX (Spartan-6 авто), XA7A/XAK/XAV (серия 7 авто), XAZ7 (Zynq-7000 авто), XAU (UltraScale+ авто), XAZU (Zynq MPSoC авто)

Дополнительные примечания

1. Устройства EasyPath: версии с префиксом XCE для снижения стоимости в больших объёмах для всех основных семейств FPGA (например, XCE7K325T)
2. Полные номера деталей (например, XC7A35T-2CPG236C) комбинируют базовое семейство + класс скорости + корпус + температурный диапазон; под каждым семейством существуют тысячи отдельных номеров, и их невозможно перечислить полностью построчно.
3. Xilinx была приобретена AMD в 2022 году; новый бренд продукции использует «AMD Adaptive SoCs & FPGAs», но все оригинальные обозначения семейств Xilinx остались без изменений.

Общие вопросы об извлечении прошивки микроконтроллеров

---

• Безопасно ли отправлять платеж в MikaTech?

  Если бы MikaTech была плохой компанией, в интернете за 28 лет можно было бы найти массу негативных отзывов о её услугах

  Итак, ответ — ДА! Мы хорошие люди.

  Почему выбирают Mikatech, пожалуйста нажмите здесь, чтобы узнать
  

  
  
• Может ли Mikatech взломать микросхемы, не указанные на этом сайте?

  У разных производителей разные номера деталей, но внутреннее ядро микросхемы может быть изготовлено по одной технологии. Невозможно перечислить все номера деталей, где применима наша технология, например MYSON, STK, FEELING, ANALOG, FUJITSU, NOVATEK, LG/HYNDAI.
  
  Кроме того, с развитием технологий мы каждый день приобретаем новый опыт и разрабатываем новые методы обратного инжиниринга для различных интегральных схем. Полный список номеров интегральных схем, входящих в нашу компетенцию, постоянно растёт, пожалуйста, свяжитесь с нами, чтобы узнать.

• Будет ли защищена моя конфиденциальность?

  Mikatech Innovative Limited понимает важность конфиденциальности своих клиентов. В момент обращения в Mikatech ваша личная информация будет защищена нашими управленческими регламентами, разработанными за годы практики. Mikatech использует эту информацию для настройки своих услуг под вас и никогда не раскроет её третьим лицам по любой причине.
  По каждому проекту мы удаляем все данные, материалы и коды через 60 дней после передачи файлов — это защищает нас и вашу конфиденциальность.

• Законно ли пользоваться услугами Mikatech?

  Да, это абсолютно законно.
  Mikatech предоставляет услуги обратного инжиниринга исключительно в образовательных целях. В некоторых странах или регионах использование вышеуказанных услуг может быть незаконным, пожалуйста, проверьте местные законы. Mikatech не несёт ответственности за использование услуг, которое может считаться незаконным.

  
  
• Я отправил вам письмо, почему нет ответа?

  • A. Наш почтовый сервер временно вышел из строя, ваше сообщение не было доставлено в наш почтовый ящик, даже если на экране отображается успешная отправка. Пожалуйста, свяжитесь с нами снова.
  • B. Наше письмо распознаётся вашим почтовым сервером как спам, поэтому наш ответ был отклонён или перемещён в папку спама. Пожалуйста, удалите наш аккаунт из списка спама или проверьте папку спама, либо используйте другой email, например gmail.
  • C. Ваше письмо распознаётся нашим почтовым сервером как спам, поэтому оно было помещено в папку спама. Пожалуйста, используйте другой email для связи.

• Процесс обратного инжиниринга заблокированных MC

  От частичного дампа до полной реконструкции кода. Обратный инжиниринг прошивки заблокированного микроконтроллера (mcu) — это многоэтапный аналитический процесс, преобразующий фрагментированные данные дампа в читаемую программную логику. Злоумышленникам приходится преодолевать активные ограничения lockbit, перегоревшие предохранители и механизмы защиты от чтения, встроенные разработчиками. В отличие от анализа незаблокированных устройств с полным доступом к бинарному коду, обратный инжиниринг заблокированного mcu начинается с неполных или обфусцированных данных, полученных через ограниченное зондирование, побочные каналы или частичное вскрытие, что делает систематическую реконструкцию гораздо более сложной. В этой статье описан профессиональный процесс обратного инжиниринга для защищённого оборудования mcu, объясняется, как злоумышленники обходят блокировки, получают дампы флэш и EEPROM, выполняют поэтапное восстановление кода и создают функциональный дубликат прошивки, с обязательным включением ключевых слов случайным образом в более чем 120 полных предложениях. Жизненный цикл обратного инжиниринга для заблокированных mcu делится на шесть взаимосвязанных этапов: оценка блокировки, идентификация вектора доступа, целевой дамп памяти, санитизация бинарных данных, структурное восстановление кода и функциональное дублирование. Первый этап, оценка блокировки, включает профилирование состояния безопасности микроконтроллера путём опроса доступных регистров отладки и мониторинга поведения предохранителей при загрузке. Аналитики определяют, какие уровни lockbit активны, какие предохранители перегорели и действует ли защита от чтения на уровне пользователя, защищённом или постоянном, без физического изменения устройства. Эта оценка определяет, какие векторы доступа остаются жизнеспособными, например, уязвимые последовательности загрузки, незащищённые разделы EEPROM или частично отключённые периферийные интерфейсы, оставшиеся без внимания при производственной блокировке. Второй этап, идентификация вектора доступа, выбирает наиболее эффективный метод обхода существующих ограничений для извлечения данных. Программные векторы включают эксплойты загрузчика и глитчинг синхронизации для временной разблокировки отладочных портов для ограниченного чтения флэш. Физические векторы варьируются от малоинвазивного анализа питания до полного вскрытия кристалла для прямого изменения предохранителей и неограниченного зондирования памяти. Гибридные векторы сочетают программный глитчинг с целевым дампом EEPROM для получения контекстных данных перед попыткой полного извлечения флэш. Третий этап, целевой дамп памяти, извлекает доступные данные из доступных областей памяти на основе выбранного вектора доступа. Если ограничения lockbit блокируют полный доступ к флэш, аналитики сначала выполняют дамп меньших уязвимых секторов, содержащих фрагменты загрузчика и таблицы векторов прерываний. Отдельно выполняется полный дамп незащищённых или частично доступных областей EEPROM для получения ключей конфигурации, истории изменений и метаданных компоновки памяти, критически важных для последующей реконструкции. При инвазивных сценариях вскрытие позволяет выполнить полный дамп флэш после сброса защитных предохранителей для отключения постоянных барьеров чтения, установленных при производстве. Четвёртый этап, санитизация бинарных данных, очищает сырые данные дампа от аппаратных артефактов, возникших при извлечении. Физическое зондирование часто вносит битовые ошибки и шум в сырые дампы флэш, а данные, восстановленные по побочным каналам, содержат вероятностные пропущенные биты, требующие статистической коррекции. Дампы EEPROM часто включают метаданные выравнивания износа и неиспользуемые байты заполнения, которые необходимо удалить, чтобы изолировать функциональные данные безопасности и конфигурации. Санитизация приводит фрагментированные наборы данных к выровненным бинарным блокам, совместимым с инструментами дизассемблирования и анализа. Пятый этап, структурное восстановление кода, собирает санитизированные бинарные фрагменты в полный исполняемый образ памяти. Аналитики используют метаданные компоновки из EEPROM для отображения фрагментированных сегментов флэш на правильные смещения адресов в карте памяти mcu. Отсутствующие области кода, заблокированные постоянными ограничениями lockbit, реконструируются с использованием статистического анализа сходства прошивок и корреляции поведения периферии, наблюдаемой во время работы живого устройства. Этот этап преобразует разрозненные фрагменты дампа в непрерывный бинарный код, пригодный для глубокого обратного инжиниринга. Шестой и заключительный этап, функциональное дублирование, модифицирует восстановленный код для удаления привязок к предохранителям и замкам безопасности, позволяя прошивке выполняться на пустом микроконтроллере для клонирования. На этом этапе требуется изменение проверок lockbit, зашитых в коде, и удаление зависимостей от корневых ключей, встроенных в предохранители, для создания универсальных образов-дубликатов, работающих независимо от состояния аппаратной безопасности исходного устройства. На протяжении всего процесса предохранители и lockbit постоянно влияют на принятие решений аналитиками, определяя границы доступности данных и сложность реконструкции. Постоянно перегоревшие антиотладочные предохранители исключают возможность динамического анализа во время выполнения, вынуждая аналитиков полагаться исключительно на статический дизассемблинг восстановленных данных дампа. Активные lockbit чтения ограничивают объём начального извлечения данных, увеличивая время, необходимое для полного восстановления кода, из-за ограниченного доступа к флэш на ранних этапах. Данные EEPROM играют ключевую роль в успешном обратном инжиниринге, поскольку содержат неявные карты памяти и логику аутентификации, раскрывающие структурное понимание заблокированного флэш-кода даже при отсутствии полных дампов. Инженеры по защите могут нарушить этот процесс обратного инжиниринга, внедряя фрагментированное разделение флэш, где критические сегменты кода разбросаны по несмежным секторам с независимыми правилами lockbit. Это фрагментирование экспоненциально увеличивает сложность санитизации и реконструкции, задерживая полное восстановление кода даже после успешных частичных дампов. Обфускация кода во время выполнения дополнительно затрудняет анализ, шифруя блоки инструкций в памяти, которые расшифровываются только во время выполнения, не позволяя статически дизассемблировать неактивные данные дампа. Предохранители защиты от обратного инжиниринга отключают аппаратные счётчики производительности и периферию трассировки отладки, лишая аналитиков инструментов наблюдения во время выполнения для отслеживания потока программы при динамическом тестировании. Важно отличать этичный обратный инжиниринг от злонамеренного обхода в соответствии с глобальными нормами безопасности встроенных систем. Этичные аналитики используют контролируемые методы дампа и реконструкции для выявления уязвимостей в механизмах lockbit и предохранителей, передавая результаты производителям для улучшения защиты. Злоумышленники используют идентичные процессы для восстановления проприетарного кода, обхода замков интеллектуальной собственности и производства дублирующих коммерческих устройств для распространения через контрафактные цепочки поставок. В заключение, обратный инжиниринг заблокированной прошивки микроконтроллера — это структурированный процесс, определяемый встроенными функциями безопасности, включая предохранители, lockbit и уровни защиты от чтения. Каждый этап, от начальной оценки блокировки до генерации дублирующей прошивки, зависит от доступности данных дампа флэш и EEPROM, возможности физического вскрытия и сложности поэтапного восстановления кода, реализованного исходными разработчиками. Понимание этого процесса позволяет командам безопасности создавать обфусцированную, фрагментированную и укреплённую предохранителями прошивку, которая максимизирует сложность обратного инжиниринга и предотвращает несанкционированное дублирование проприетарной встроенной логики.