- फरवरी 2015 में Peter Onion ने नया Raspberry Pi 2 शूट करते समय पाया कि हर बार फ्लैश चलते ही बोर्ड तुरंत बंद हो जाता था, और forum पर सामूहिक प्रयोगों से वजह को सीमित किया गया
- यह सिर्फ कैमरे की समस्या नहीं थी; यह केवल xenon flash और laser pointer जैसी तेज रोशनी में दोहराई गई, और किसी खास component को ढकने या board को पलट देने पर समस्या गायब हो जाती थी
- कमजोर जगह USB connector और HDMI port के बीच का U16 power regulator था; WL-CSP packaging में exposed silicon ने photoelectric effect पैदा किया और voltage regulation circuit को अस्थिर कर दिया
- अस्थायी उपाय U16 को Blu-Tack, insulating tape, putty जैसे opaque materials से ढकना था, और 2015 के अंत में Pi 2 hardware revision 1.2 में power management architecture बदलकर इसे ठीक किया गया
- यह मामला दिखाता है कि miniaturization और cost reduction के लिए फायदेमंद chip scale packaging ऐसे optical interference failure modes बना सकती है जिन्हें पारंपरिक validation में पकड़ना आसान नहीं होता
एक फ्लैश में बंद हो गया Raspberry Pi 2
- Peter Onion ने फरवरी 2015 में नया Raspberry Pi 2 शूट करते समय अनुभव किया कि camera flash चलते ही Pi तुरंत बंद हो जाता था
- शुरुआत में उन्होंने इसे संयोग माना, लेकिन लगातार तीन बार वही घटना होने पर उन्होंने Raspberry Pi forum में “Why is the PI2 camera-shy?” शीर्षक से पोस्ट किया
- Peter Onion Raspberry Pi community के पुराने सदस्य थे और Cambridge व Bletchley के Raspberry Jam में अक्सर भाग लेने वाले user थे, इसलिए community ने जल्दी ही प्रयोग शुरू कर दिए
LED नहीं, xenon flash बना सुराग
- forum users ने अलग-अलग cameras और light sources बदल-बदलकर reproduction conditions को सीमित किया
- user “jdb” ने पाया कि Samsung Note2 के LED flash में समस्या नहीं होती, लेकिन Samsung K Zoom के xenon flash में Pi 2 भरोसेमंद तरीके से बंद हो जाता है
- इस अंतर की वजह से कारण camera इस्तेमाल करने तक सीमित नहीं रहा, बल्कि खास intensity और characteristics वाली रोशनी तक सीमित हो गया
समस्या वाला component था U16 power regulator
- शुरू में main processor chip पर शक था, लेकिन processor को Blu-Tack से ढकने पर भी समस्या हल नहीं हुई
- Pi को पलट देने पर वह flash से प्रभावित नहीं हुआ, जिससे पुष्टि हुई कि समस्या के लिए रोशनी का board के किसी खास component पर सीधे पड़ना जरूरी है
- व्यवस्थित testing के बाद USB connector और HDMI port के बीच का छोटा U16 power supply regulator कमजोर बिंदु के रूप में चिन्हित हुआ
- सिर्फ U16 को Blu-Tack से ढकने पर crash पूरी तरह रुक गया, और निष्कर्ष निकला कि समस्या electrical contact से नहीं, बल्कि optical exposure से पैदा हो रही थी
WL-CSP और photoelectric effect ने shutdown condition बनाई
- U16 chip Wafer-Level Chip Scale Packaging(WL-CSP) का उपयोग करती थी
- इसमें solder balls सीधे silicon die से जुड़े होते हैं और circuit board पर mounted होते हैं
- opaque plastic से ढकने वाली पारंपरिक packaging के विपरीत, WL-CSP miniaturization को प्राथमिकता देती है और protection कम होता है
- exposed silicon पर high-intensity light पड़ने पर photoelectric effect होता है
- high-energy photons semiconductor में अप्रत्याशित electron flow बनाते हैं, voltage regulation circuit को disturb करते हैं और तुरंत shutdown करा देते हैं
- intensity threshold ही मुख्य condition थी
- सामान्य LED camera flash पर्याप्त photons नहीं बना पाता
- xenon flash और laser pointer malfunction कराने जितने तेज होते हैं
- infrared और visible light भी बहुत ज्यादा intensity पर समस्या बन सकते हैं, लेकिन silicon की specific bandgap energy condition के रूप में काम करती है
optical interference के पहले से मौजूद उदाहरण
- Raspberry Pi 2 घटना को काफी ध्यान मिला, लेकिन समान optical interference समस्याएं semiconductor industry में पहले से मौजूद थीं
- EDN Network के एक engineer ने 12 साल पहले mobile phone prototype के लिए CSP amplifier में यही समस्या झेली थी
- mobile phone के अपने camera flash की रोशनी chip packaging से गुजरने पर amplifier output में spike आ जाता था
- 1997 में Connecticut के Haddam Neck nuclear power plant में भी ऐसी ही घटना हुई थी
- training department के एक सदस्य ने fire detection panel की flash से तस्वीर ली
- camera flash ने EPROM chip को भ्रमित कर दिया मानो आग लग गई हो, और कुछ ही seconds में Halon fire suppression system चालू हो गया
- operators को gas निकलने तक 35 मिनट के लिए control room छोड़ना पड़ा
- ये उदाहरण दिखाते हैं कि semiconductors छोटे और अधिक exposed होने पर उन optical interference के प्रति vulnerable हो सकते हैं जिन्हें पारंपरिक testing ध्यान में नहीं रखती
अस्थायी shielding और hardware revision
- तुरंत समाधान U16 chip को ऐसी material से ढकना था जिससे रोशनी पार न हो
- Raspberry Pi Foundation ने Blu-Tack, insulating tape, putty जैसे opaque materials सुझाए
- यह तरीका sensitive semiconductor तक रोशनी पहुंचने से रोकता था, जबकि normal electrical operation बना रहता था
- मूल समाधान 2015 के अंत में जारी Pi 2 hardware revision 1.2 में आया
- यह सिर्फ shielding नहीं थी; इसमें Pi 3 में भी इस्तेमाल हुए BCM2837 system-on-chip के साथ अलग power management architecture पेश किया गया
- बेहतर circuit design से optical sensitivity हटा दी गई
- testing के अनुसार पुराने Raspberry Pi models A, B, A+, B+ “xenon death flash” के प्रति vulnerable नहीं थे, और यह समस्या Generation 2 की खास समस्या थी
आधुनिक electronics design में आसानी से छूट जाने वाला failure mode
- छोटे और सस्ते components की ओर design pressure ऐसे failure modes बना सकता है जिन्हें पारंपरिक testing नहीं देखती
- standard electromagnetic compatibility tests wireless interference को देखते हैं, लेकिन photo लेने से computer बंद होता है या नहीं—ऐसी validation आम नहीं है
- WL-CSP जैसी chip scale packaging छोटे और शक्तिशाली devices संभव बनाती है, लेकिन असल में silicon die को न्यूनतम protection के साथ circuit board पर रखने का तरीका है
- cost और size के फायदे environmental robustness में कमी के साथ आ सकते हैं
- exposed power regulation chip की ओर xenon flash camera का pointing combination सामान्य validation scenarios से बाहर था
“प्यारे bug” की शैक्षिक अहमियत
- Raspberry Pi Foundation ने इस घटना को पारदर्शी तरीके से संभाला और इसे “हमने देखा सबसे प्यारा bug” कहा, साथ ही इसे photoelectric effect पर physics lesson में बदल दिया
- यह vulnerability electronics class के लिए उदाहरण बन गई कि वास्तविक technology में physics principles कैसे असर डालते हैं
- students computer की photo लेने पर उसके बंद होने का दृश्य देखकर photoelectric effect को सीधे देख सकते थे
- यह semiconductor design में optical interference के प्रति अधिक सचेत करने वाला मामला बनकर रह गया
- Raspberry Pi forum की प्रतिक्रिया ने दिखाया कि अजीब bug सामने आने पर कई users के प्रयोग और collaboration root cause पता लगाने में प्रभावी हो सकते हैं
1 टिप्पणियां
Hacker News की राय
WLCSP पार्ट्स की photosensitivity कोई ऐसी चीज़ नहीं है जिसे community ने “खोजा” हो
WLCSP पार्ट्स की datasheet में आम तौर पर photosensitivity साफ़ लिखी होती है, और यह data भी दिया होता है कि रोशनी पार्ट्स को कैसे प्रभावित कर सकती है
यह बात WLCSP के शुरुआती दिनों से ही जानी जाती है, और कोई ज़िम्मेदार engineer इसे design parameter की तरह संभालता है
Silicon chip असल में बहुत-से छोटे solar-cell junctions से बना होता है, इसलिए वह रोशनी के प्रति संवेदनशील होता है, और WLCSP chip लगभग बिना packaging वाले silicon chip जैसा ही होता है
Transistor cap हटाकर उसे photodetector या solar cell की तरह इस्तेमाल करना भी बहुत पहले से होता आया है, और शुरुआती phototransistor भी window वाले can में रखे standard NPN parts ही थे
अगर आप बिना protect किए PCB पर WLCSP part लगाते हैं और design में photosensitivity स्वीकार्य नहीं है, तो यह अनाड़ी गलती है और senior engineer की निगरानी चाहिए
लाखों devices में part लगाने से पहले datasheet पढ़ना और semiconductor junctions कैसे काम करते हैं, यह समझना बुनियादी ज़िम्मेदारी है
साथ ही, लेख खुद दिलचस्प है, लेकिन लंबी-खींची rhythm और लगातार आते summaries की वजह से ऐसा लगता है कि LLM output इस्तेमाल हुआ है या बहुत ज़्यादा मिला हुआ है
जो खोजा गया था वह यह नहीं था कि WLCSP parts रोशनी के प्रति संवेदनशील होते हैं, बल्कि यह था कि Raspberry Pi 2 रोशनी के प्रति संवेदनशील था
ज़्यादातर PCB consumers को exposed bare PCB के रूप में नहीं मिलते, इसलिए ऐसी समस्या end users को दिखना दुर्लभ है
WLCSP photosensitivity exposed PCB और बहुत तेज़ व खास किस्म के light source—इस मामले में Xenon flash—के मिलने से होने वाली दुर्लभ घटना है, इसलिए इसे बढ़ा-चढ़ाकर बताने की बात नहीं
Raspberry Pi का ज़िक्र होते ही engineers को “hacking level” या “beginner” कहने का माहौल बन जाता है, लेकिन यह सच में बहुत rare edge case है
अगर उस part की datasheet में photosensitivity बिल्कुल भी न होती तो भी मुझे आश्चर्य नहीं होता
“साहित्य में जिन photosensitive circuits की protection का दावा किया गया है, वह व्यवहारिक चिंता नहीं है। Silicon केवल long-wavelength light के लिए transparent होता है, और WLCSP के व्यापक applications में इससे शायद ही सामना होता है”
https://web.archive.org/web/20150210111428/https://www.fairc...
पहले भी ऐसे मामले हुए हैं जहां plastic encapsulation में carbon black पर्याप्त नहीं था और part photosensitive बन गया, और कुछ पुराने parts में भूरे plastic package पर्याप्त opaque नहीं थे
यह दशकों पुरानी समस्या है
[1] https://electronics.stackexchange.com/questions/217423/ics-c...
ज़्यादातर CSP devices में chip के ऊपर backside coating होती है जो उसे अधिकांश रोशनी से बचाती है, इसलिए photosensitivity मुख्यतः device के edges या नीचे से होने वाले reflection में बचती है
कुछ में समस्या होती है, लेकिन इसे सभी WLCSP devices की inherent समस्या के बजाय अधिकतर design defect मानता हूं
यह इस पर भी निर्भर करता है कि आप किस तरह की device बना रहे हैं। Basic digital logic, processor और power parts में रोशनी से कोई meaningful समस्या नहीं होनी चाहिए
आम तौर पर समस्या bandgap circuits या oscillator की photosensitivity होती है, और chip layout बदलकर इसे कम किया जा सकता है
यानी, अगर वह part सिर्फ उसी package में आता हो या QFN से छोटा चाहिए हो, और pins को naked eye से inspect न कर पाने की बात स्वीकार हो, तो उसे चुनना
अगर high-speed signals या RF से deal नहीं कर रहे हैं, तो आम तौर पर circuit net और footprint abstraction से ही काम चल जाता है
यह भी समझ आता है कि ऐसी समस्या कैसे छूट सकती है। एक board पर बहुत-से parts होते हैं और datasheet लंबी होती है; आम तौर पर protocol description, pin map, reference layout, voltage tolerances जैसे अहम हिस्से चुनकर पढ़ने की आदत बन जाती है
अगर fine print तक पढ़ा होता तो रोका जा सकता था, लेकिन उसे छोड़ना भी कुछ हद तक जायज़ ठहराया जा सकता है। हालांकि इतनी बड़ी मात्रा में बनने वाली device के लिए यह कम जायज़ लगेगा
अगर लेखक HN पढ़ते हैं, तो कहना चाहूंगा कि writing style काफी खटकने वाली थी
ऐसी अजीब जानकारी बीच-बीच में आती रही जो explanation में सच में मदद नहीं करती, जैसे “वही phenomenon जिसे Einstein ने समझाया और जिसके लिए उन्हें Nobel मिला” जैसी line, और “Blu-Tack(सच में)” या “community trust” वाली narrative की तरह चीज़ों को असल से ज़्यादा dramatic दिखाने के तरीके बहुत थे
intro page पर लिखा था कि वे writing assistant के तौर पर LLM का इस्तेमाल करते हैं; बेहतर होगा उस पर कम निर्भर हों या कम से कम output को ज्यादा आलोचनात्मक नज़र से देखें
interest और irritation के बीच झूलते हुए कोई blog post पढ़कर मैं इतना frustrated पहले कभी नहीं हुआ
इसे report के बजाय story की तरह पढ़ा, इसलिए ज़्यादा enjoy किया
सारे लेख धीरे-धीरे एक जैसे और नीरस सुनाई देने लगे हैं
शुरुआती हिस्सा ठीक था, लेकिन conclusion तक पहुंचते-पहुंचते यह बेहद monotonous हो गया
लेकिन LLM से chat करने के बजाय यह कल्पना की जा सकती है कि AI किसी खास topic के search results मनचाहे format में दिखाए
जैसे इस तरह का हल्का लेख, TikTok-style clip, YouTube, podcast, “सिर्फ facts” जैसे formats में ढालना
अगर साफ़ हो कि यह machine या UI द्वारा बनाया गया है, तो LLM output मुझे इतना भी बुरा नहीं लगता
एक और classic hardware defect का उदाहरण है कि iPhone हीलियम के प्रति संवेदनशील होते हैं
[1] https://www.ifixit.com/News/11986/iphones-are-allergic-to-he...
कोई ईमानदारी से review करने वाला engineer भी, अगर MEMS manufacturing process से परिचित न होता, तो इसे miss कर सकता था; और वह process public होने से पहले व्यापक रूप से जानी-पहचानी नहीं थी
फिर भी component manufacturer के नज़रिए से यह चौंकाने वाली बात नहीं रही होगी। शुरुआती tuning के लिए calibrated gas mixtures इस्तेमाल करना standard design stage का हिस्सा होता है
https://www.youtube.com/watch?v=vvzWaVvB908
हर even-numbered Raspberry Pi model में कुछ रोचक quirks रहे जिन्हें hardware changes से “fix” करना पड़ा
Pi 2 में camera flash से reboot होने की समस्या थी, और Pi 4 में USB-C charging circuit implementation की गलती के कारण कई PD adapters power supply नहीं कर पाते थे
मेरे पास दोनों original models अब भी हैं और मैं उन्हें इस्तेमाल करता हूं, लेकिन hardware defects सिर्फ खास परिस्थितियों में ही समस्या बने
Pi 5 की अनोखी 5V / 5A requirement है, लेकिन अगर high-power USB accessories इस्तेमाल नहीं कर रहे और decent power adapter है, तो यह 5V / 3A पर भी ठीक चलता है
हालांकि Pi 2/4 के स्तर की hardware-level वाली अजीब defect अभी तक नहीं दिखी
तो सवाल यह है: Pi 6 में क्या होगा?
[1] https://hackaday.com/2019/07/16/exploring-the-raspberry-pi-4...
सभी models में microSD lifespan की समस्या भी रही, और PoE HAT में भी issues थे
सभी Pi models में एक common बात यह है कि onboard power circuitry काफी simple है या बिल्कुल missing है
मुझे लगता है कहीं पढ़ा था कि इसका EU/UK regulations से संबंध हो सकता है। बात कुछ ऐसी थी कि वरना raw board को consumer product के रूप में बेचना संभव नहीं होता; सोच रहा हूं कि क्या किसी और ने भी ऐसी बात पढ़ी या सुनी है
मेरी याद में integrated magnetics वाला jack चाहिए था, लेकिन गलत component mount हो गया था
तब से अब तक सचमुच बहुत लंबा सफर तय हुआ है
मजेदार तथ्य: semiconductor effects अक्सर reversible होते हैं
light-emitting diode एक inefficient solar panel होता है, और उल्टा भी सही है
यहां यह इसलिए relevant है क्योंकि वही effect, जो high-intensity infrared से junction को stimulate करने देता है, उल्टी दिशा में भी होता है
stimulated junction infrared emit करता है, और अगर package पर्याप्त पतला हो तो उसे detect किया जा सकता है
सही camera हो तो theoretically chip में किसी खास junction के activate होने का video भी लिया जा सकता है
हालांकि व्यवहार में efficiency की वजह से यह मुश्किल है; मुझे नहीं पता कि एक junction प्रति clock cycle कितने photons छोड़ता है, लेकिन बहुत ज्यादा नहीं होंगे
उन photons को package से बाहर निकलकर sensor तक पहुंचना होगा, इसलिए उपयोगी signal पाने के लिए शायद chip को काफी overvoltage पर चलाना पड़े या clock कम करनी पड़े
इसलिए यह कितना “functional” test होगा, पता नहीं। अच्छा होता अगर मुझे उस company का नाम याद होता जो इसे commercialize करने की कोशिश कर रही थी
generator से सोचकर देखें तो बात समझ आती है, लेकिन DC motor को “उल्टी दिशा” में पहले इस्तेमाल करने वाले के रूप में यह मुझे काफी counterintuitive लगा
पहली नौकरी में मेरा बहुत समय बर्बाद कराने वाली SPARC CPU cache corruption समस्या याद आती है
यह chip packaging में impurities के radioactive decay से हुआ था
hearing aids पर शानदार translucent cover लगाने पर भी यही समस्या हुई थी
धूप किसी खास angle से आती या flash चलता, तो noise आती थी, लेकिन कोई विश्वास नहीं करता था
मुझे अपने DV Cam में आया एक अजीब issue याद आता है, जिसे मैं “tiger cruise” पर ले गया था
tiger cruise वह event होता है जिसमें aircraft carrier mission पूरा करके लौटते समय परिवारों को ship पर visit के लिए ले जाता है; हम Honolulu से San Diego तक ship पर गए थे
deck पर होने पर video हर 3 seconds में corrupt हो जाता था, और जल्द ही पता चला कि यह radar array rotation से बिल्कुल sync में था
मैंने माना कि यह किसी तरह की radiation की वजह से है, और अंदाजा लगाया कि अगर phone को इस तरह tilted पकड़ा जाए कि radar array और magnetic head के बीच battery—यानी heavy metals वाला हिस्सा—आ जाए, तो video हर 3 seconds में cut होना बंद हो जाएगा
यह सच में बहुत अच्छी तरह काम कर गया
उस समय का HN thread: https://news.ycombinator.com/item?id=9015663
intensity threshold ही मुख्य बात थी
साधारण LED camera flash पर्याप्त photons नहीं बना पाते थे, लेकिन Xenon flash और laser pointer malfunction कराने के लिए पर्याप्त strong थे
और ज्यादा दिलचस्प बात यह थी कि इस effect के लिए silicon की खास bandgap energy चाहिए थी
यानी infrared और visible light संभावित रूप से समस्या पैदा कर सकते हैं, लेकिन सिर्फ extreme intensity पर
लेख शायद intensity और wavelength को मिला रहा है। अगर बात nonlinear multiphoton absorption की नहीं है, तो वह strong ultrafast laser pulses में ही हासिल हो सकता है