凌晨一点,705房间变成了临时作战室。
张文龙和吴瀚被从被窝里挖出来,穿着睡衣就过来了。听完陈永仁的讲解,两人的反应截然不同。
吴瀚兴奋得手舞足蹈:“异步架构!太酷了!这样我的adc可以完全独立工作,不用被主时钟束缚!采样率甚至可以动态调整!”
张文龙则很谨慎:“异步fifo的功耗问题怎么解决?射频数据率很高,fifo的读写频率会很大,功耗可能超标。”
“这就是需要你们的地方,”陈永仁在白板上划分区域,“吴总,你负责数字部分的异步接口设计,重点解决cdc问题。张总,你负责模拟部分的异步接口,重点解决功耗和面积问题。我负责整体架构和时钟树。”
林辰成了总协调:“我调资源。服务器集群全给你们用,需要多少仿真算力,直接跟我说。另外,我让黄文杰也加入,工艺方面的优化需要他。”
分工明确,四个人立即投入工作。
吴瀚打开笔记本电脑,开始写异步fifo的rtl代码。他的手指在键盘上飞舞,屏幕上的代码如瀑布般滚动。
“格雷码编码……两级同步器……满空标志生成逻辑……这里要加 tastability hardeng(亚稳态硬化)……”
他一边写一边念叨,完全进入了心流状态。窗外的天色从漆黑变成深蓝,再变成鱼肚白,他浑然不觉。
张文龙在纸上画模拟电路的框图。异步接口对模拟电路来说更复杂,因为模拟信号是连续的,不能简单地用数字fifo缓冲。
“需要数据转换器……采样保持电路……但这样又会引入新的误差……”他眉头紧锁,一张纸画废了,揉成团扔地上,很快地上就堆起了纸团小山。
早上六点,何庭波推门进来,看到的是这样的景象:吴瀚趴在桌子上睡着了,手还放在键盘上;张文龙靠着墙,闭着眼睛,但手里还拿着笔;陈永仁站在白板前,盯着自己画的框图,像尊雕塑;林辰在角落里打电话,声音沙哑:“对,服务器资源再加一倍,费用从我项目经费里扣……”
何庭波把带来的早餐放在桌上——豆浆、油条、包子。香味让吴瀚醒了。
“几点了?”他揉着眼睛。
“六点十分,”何庭波说,“文档呢?”
陈永仁转身,眼睛里布满血丝,但眼神很亮:“架构文档写完了,风险评估还差一点。何总,您先看架构部分。”
他把厚达五十页的文档递过来。何庭波快速翻阅,越看越心惊——这不是小修小补,是彻底的革新。文档里详细论证了异步架构的可行性,每一处风险都有应对方案。
“这是你一晚上写的?”
“我们四个一起,”陈永仁看向另外三人,“吴总写了数字接口部分,张总写了模拟接口部分,我整合。”
何庭波合上文档,长出一口气:“任总批准了。”
“什么?”四个人都愣住了。
“任总说,他昨晚收到我的邮件,看了两个小时。刚才给我回电话:架构变更批准,资源全力支持。他还说了一句话。”
“什么话?”
“他说:‘如果因为怕输就不敢出奇兵,华为永远成不了世界级企业。告诉林辰他们,放手干,输了算我的。’”
房间里安静了几秒。然后,吴瀚突然欢呼起来,把包子扔向天花板;张文龙用力握拳;陈永仁眼眶红了,背过身去擦眼睛;林辰笑了,笑着笑着,眼泪也出来了。
那是压力的释放,也是感动的宣泄。
“好了,别煽情了,”何庭波拍拍手,“任总的支持是压力也是动力。现在,你们有24小时完善方案,48小时完成详细设计,72小时后我要看到完整的仿真报告。能做到吗?”
“能!”
声音嘶哑,但震得房间嗡嗡响。
五、黎明前的黑暗:最后一道坎
接下来的72小时,是真正的极限挑战。
服务器集群全速运转,仿真的数据量大到需要专门的数据中心支持。黄文杰从工艺角度提出优化建议:异步fifo的存储单元可以用高密度sra,面积节省30;时钟树的缓冲器可以用低功耗版本,虽然驱动能力弱,但配合异步架构足够用。
但就在第三天晚上,最后一个问题出现了。
凌晨两点,吴瀚盯着仿真报告,脸色惨白。
“cdc验证失败了,”他的声音在颤抖,“在极端温度和电压组合下,异步fifo的亚稳态概率超标。最坏情况达到10-9,比要求的10-12差三个数量级。”
房间里死一般寂静。所有人都知道这意味着什么——如果亚稳态概率超标,芯片在恶劣环境下可能频繁出错,等于废品。
“哪里出问题了?”陈永仁冲过来看报告。
“是同步器的 setup ti(建立时间)和 hold ti(保持时间)冲突,”吴瀚调出波形,“当时钟频率变化时,数据到达时间不稳定,偶尔会落在亚稳态窗口内。”
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“加三级同步器呢?”
“试过了,概率降到10-10,还是不够。”
张文龙皱眉:“能不能从源头解决?让数据到达时间更稳定?”
“那就需要约束时钟频率变化率,但基站芯片要求快速频率切换,这是矛盾。”
问题似乎无解。距离何庭波要求的最后时限,只剩下十小时。
林辰一直没说话,在房间里踱步。走了十几圈,他突然停下来:“我们是不是陷入思维定式了?”
“什么意思?”
“为什么一定要用传统的同步器方案?有没有其他方法做时钟域交叉?”
陈永仁眼睛一亮:“林总,您是说……握手协议?”
“对,异步电路里常用的握手协议:req(请求)-ack(应答)。发送方发出数据同时发req,接收方收到后回ack。只要保证req和ack的时序,就不会有亚稳态问题。”
吴瀚摇头:“握手协议延迟太大,不适合高速数据流。”
“那就混合方案,”林辰思路越来越清晰,“平时用同步器,快速传输;检测到亚稳态时,自动切换到握手协议,重传数据。相当于在数据链路层加了重传机制。”
陈永仁已经在白板上画了:“可以!设计一个亚稳态检测电路,当同步器的输出在亚稳态窗口停留时间过长时,触发重传。这样正常情况用高速同步器,异常情况用可靠的握手协议。”
“检测电路怎么设计?”张文龙问。
“用两个不同延迟的采样器,同时对同步器输出采样,”陈永仁越说越快,“如果两个采样器结果一致,说明没有亚稳态;如果不一致,说明可能处于亚稳态,触发重传。”
吴瀚开始计算:“增加的电路面积……大概3,功耗增加5。可以接受!”
“时间呢?”林辰看表,“现在凌晨三点,离最后期限还有九小时。能完成设计和仿真吗?”
“能!”三个人异口同声。
最后的冲刺开始了。陈永仁设计亚稳态检测电路,吴瀚修改rtl代码,张文龙优化模拟接口的握手协议,林辰协调仿真资源。
早上八点,阳光照进房间。何庭波推门进来时,看到的是这样的场景:四个人横七竖八躺在地上,睡得正香。桌上摆着完成的文档,封面用红笔写着:“异步校准架构详细设计方案——cdc问题已解决。”
她轻轻拿起文档,翻到最后的风险评估页。亚稳态概率一栏,最新的仿真结果是:10-132,优于要求的10-12。
成功了。
何庭波没有叫醒他们,悄悄退出去,关上门。走廊里,她靠在墙上,仰头看着天花板,眼泪无声地流下来。
三个月前,她还在担心海思会不会被砍掉;一周前,她还在为三个技术难题发愁;而现在,她的团队完成了一次架构革命。
手机震动,是任正非发来的短信:“进展如何?”
何庭波回复:“架构难关已攻克,方案优于预期。团队连续奋战72小时,刚刚睡着。”
几秒后,回复来了:“让他们睡足八小时。醒了告诉他们:华为以他们为荣。”
何庭波擦掉眼泪,笑了。她走到服务台,对值班的小姑娘说:“705房间的人,不要打扰,让他们自然醒。另外,中午准备四份营养餐,要最好的。”
“好的何总。他们……成功了?”
“成功了,”何庭波看着走廊尽头那扇门,“而且,创造了历史。”
窗外,深圳的雨停了,天空湛蓝如洗。这座城市的早晨,总是充满希望。
而房间里,四个男人在睡梦中,嘴角都带着笑。他们不知道,自己刚刚跨过的这道坎,将成为中国芯片设计史上的一个里程碑。
他们只知道,这一觉,睡得真香。
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