Présentation sur HN : rétro-ingénierie de la Switch Lite avec 1 917 fils

Rétroconception de la boardview de la Nintendo Switch Lite

• Il s’agit du jeu de données résultant du processus d’extraction de la netlist de la carte logique de la Nintendo Switch Lite.
• Les composants électriques soudés sur le PCB et les couches de cuivre forment le circuit électrique.
• La netlist, les composants et les données géométriques des pads sont combinés pour constituer la boardview.

Comment cela a-t-il été réalisé ?

• Processus de création d’images panoramiques géométriquement exactes et fidèles en couleur d’un PCB assemblé, à une résolution de 6000 PPI.
• Prise en charge d’une interface graphique permettant de dessiner et modifier les données des composants/pads sur le panorama.
• Développement d’un PCB maison capable d’alimenter individuellement un nombre arbitraire de broches et de lire l’état de toutes les broches entre chaque étape.

Processus

• Acquisition de toutes les images pour créer le panorama du dessous, puis retournement de la carte et retrait du blindage RF afin de créer le panorama du dessus.
• Import du panorama finalisé dans l’interface graphique, puis placement des données géométriques initiales des composants/pads.
• Retrait individuel de tous les composants et stockage à un emplacement spécifique pour analyse.
• Une fois tous les pads exposés et sans court-circuit, sondage de tous les pads au multimètre et enregistrement dans l’interface graphique.
• Utilisation de l’interface graphique pour regrouper les pads restants en fragments de net sur la base des connexions visuelles.
• Enregistrement dans l’interface graphique de l’ordre des fils reliant les broches du PCB extracteur aux fragments de net du PCB cible.
• Exécution de l’extracteur pour produire une cartographie complète de toutes les connexions cachées.
• Utilisation de l’interface graphique pour fusionner tous les fragments en une netlist complète, puis export en fichier de boardview.

Statistiques finales

• 2 444 photos ont été assemblées en 2 panoramas, 760 composants ont été dessoudés, 1 917 fils ont été utilisés, et environ 30 176 joints de soudure sans plomb, sans bismuth et sans halogénures ont été réalisés.

Limites

• Les panoramas sont en réalité à une résolution de 2000 PPI.
• Si les contours des composants/pads sont simples, c’est parce qu’OBV ne prend pas encore en charge des fonctions de rendu complexes.
• Il est nécessaire de retirer le blindage RF et d’effectuer un nettoyage par ultrasons avant l’extraction, mais l’auteur ne possède pas de nettoyeur à ultrasons.

Pourquoi avoir mené ce projet ?

• L’auteur possède plus de 10 ans d’expérience dans la fabrication électronique sous contrat, dans les secteurs médical, aéronautique, militaire et industriel.
• Ce projet est une expérimentation combinant le freelancing sur Internet depuis chez soi et la soudure électrique professionnelle.
• Si ce projet vous paraît utile, l’auteur invite aux dons.

Contact / abonnement

• Les retours, corrections et prises de contact générales sont bienvenus par e-mail.
• Prise en charge du RSS, et inscription à la liste de diffusion possible via un e-mail avec pour objet SUBSCRIBE.

Avis de GN⁺

• Cet article décrit en détail le processus de rétro-ingénierie d’un PCB, en prenant pour cible la carte logique de la Nintendo Switch Lite.
• L’auteur combine des compétences professionnelles en soudure électronique et en analyse de PCB pour développer une nouvelle méthode qui ne dépend pas d’équipements lourds traditionnels, montrant qu’il est possible de produire des données utiles à l’échelle d’un particulier ou d’une petite structure.
• Ce texte est très intéressant et instructif pour les personnes attirées par l’électronique, et peut aider à mieux comprendre la structure et le fonctionnement d’équipements électroniques complexes.

[GN⁺]

Commentaires Hacker News

• Suggestion sur le modèle de financement

  • Pas d’expérience directe, mais il est clair qu’il existe des inquiétudes concernant la monétisation après la publication du travail.
  • Proposition d’envisager un modèle de financement participatif. Cela permet de lever des fonds à l’avance et offre aussi l’avantage d’un vote implicite pour les projets les plus désirés.
  • Ce modèle ressemble à celui d’Empress, connue pour avoir cracké le DRM Denuvo dans le domaine de l’anti-triche des jeux. Elle semble avoir rencontré un certain succès financier.
  • Il est aussi recommandé de réfléchir à la valeur que ce travail pourrait apporter à d’autres. Par exemple, un petit groupe pourrait accorder une grande valeur à la recréation en plus petit du netlist de certains circuits, comme pour une version simplifiée de la console Wii.

• Une approche simple mais efficace

  • La méthode par force brute pour trouver les connexions cachées est une idée simple mais brillante.
  • Les efforts actuels de rétro-ingénierie amateur vont plus loin en utilisant des méthodes destructives, avec ponçage couche par couche pour une reconstruction 1:1. Cela devient de plus en plus difficile à mesure que le nombre de couches du PCB augmente, surtout dans les technologies grand public récentes.

• Création rapide d’un visualiseur Openseadragon

  • Il est possible de créer rapidement un visualiseur Openseadragon du PCB à partir de l’article.
  • Cela permet de l’examiner en pleine résolution sans devoir télécharger un JPG de 124 Mo sur un téléphone mobile. L’image est composée de couches de différentes résolutions et de nombreuses petites photos.

• Super projet

  • Découverte récente de ce projet, et forte impression face au nombre de fils utilisés.
  • Après plusieurs années passées à faire surtout de la rétro-ingénierie de PCB à 2 à 4 couches, la meilleure idée envisagée pour résoudre ce problème serait une station de sondes volantes fabriquée avec une imprimante 3D.
  • Une autre façon de traiter les cartes multicouches est l’approche scan-ponçage-scan, qui permet d’obtenir un artwork précis, mais la poussière produite est nocive.

• Possibilité de l’approche « bed of nails »

  • Questionnement sur la possibilité d’utiliser une approche « bed of nails » pour éliminer les difficultés mécaniques des sondes volantes.
  • Suggestion d’aligner un grand nombre de sondes à une résolution fixe, puis de les connecter au backend de matrice de commutation déjà existant.
  • Cela transforme un problème mécanique en problème de layout PCB haute densité, ce qui constitue une occasion de mettre à profit une expertise dans ce domaine.

• Réflexions sur les méthodes ponçage + scan ou rayons X / CT

  • Avec une méthode de ponçage + scan ou de rayons X / CT, il serait possible de générer des fichiers Gerber puis de les nettoyer manuellement.
  • En déduisant les réseaux connectés couche par couche, on pourrait les réduire à un plus petit nombre de réseaux.
  • Ce serait bien plus facile que de souder des fils sur toutes les billes. Un simple netlist ne permet toutefois pas de générer automatiquement un schéma, donc il reste encore du travail pour produire le schéma.
  • Dans les efforts de rétro-ingénierie, on se concentre généralement sur une seule puce et on suit manuellement chaque trace d’intérêt pour dessiner le schéma.

• La valeur potentielle de ce projet

  • Ces derniers mois, des tentatives de rétro-ingénierie de cartes mères de serveurs Dell et de cartes mères Lenovo ThinkCentre ont été menées, mais le travail manuel étant trop difficile, la plupart ont été abandonnées.
  • Ce projet pourrait créer une grande valeur en tant que projet open source. La valeur pourrait venir davantage du processus que de l’outil lui-même.
  • Comme mentionné dans un commentaire plus bas, automatiser le processus, par exemple à la manière d’une machine de bonding, pourrait être utile, d’autant qu’un gros travail a déjà été réalisé dans le domaine des imprimantes 3D et pourrait être adapté au probing.

• Projet impressionnant

  • Il est impressionnant de voir la persévérance nécessaire pour effectuer réellement des milliers d’opérations qu’on imaginerait seulement en milliers de répétitions.
  • Avec l’émergence des pick-and-place faits maison, il est légitime de se demander s’il existe une manière pratique d’en tirer parti.
  • Question également sur la possibilité d’utiliser une pointe de pick-and-place semblable à un outil de wire wrap, ou s’il faudrait un niveau de précision encore supérieur, comme pour les bond wires d’une puce.

• Proposition d’interview avec Louis Rossmann

  • Il pourrait être intéressant de faire une interview avec Louis Rossmann sur YouTube à propos du droit à la réparation.

• Idée créative

  • Si la soudure est la partie pénible et que l’imagerie est la partie nouvelle, alors il y a là une opportunité.
  • Il serait possible de fabriquer une sonde volante bon marché à partir d’une imprimante 3D Ender3. C’est une situation parfaite où un logiciel intelligent pourrait compenser les limites d’un matériel peu coûteux.