2001年8月25日,周六上午九点,海思研发大楼三层。
开放式办公区变成了战区。
原本整洁的工位此刻堆满了打印出来的版图纸——不是a4纸,是那种大幅面的蓝图,一张就有半张桌子大,上面密密麻麻全是各种颜色的几何图形:红色是多晶硅,绿色是金属1层,蓝色是金属2层,黄色是扩散层……
陈永仁站在一张铺在地上的版图前,手里拿着放大镜,像考古学家研究古地图。这张图是时钟树模块的版图,已经改到第27版了。
“这里,金属2和金属3的间距只有015微米,工艺规则要求至少018微米,”他用红笔在图上画了个圈,“drc(设计规则检查)报错了。”
旁边蹲着的版图工程师小王——一个戴眼镜的瘦小伙,脸快贴到图纸上了:“陈总,这里实在挤不下了。左边是电源线,右边是时钟线,都是不能动的。”
“把金属2的宽度从03微米缩到028微米呢?”
“那电阻会增加,时钟信号质量会下降。”
“下降多少?”
小王在笔记本电脑上快速仿真:“最坏情况,时钟上升时间增加10,可能导致setup ti违规。”
陈永仁皱眉。这就是芯片设计的常态:改一处,牵动全身。就像在迷宫里找路,每条路都看似能走,但走到头才发现是死胡同。
“陈总!这边需要你!”另一头,李敏在喊。
她负责adc模块的版图,遇到了更棘手的问题:四个通道的模拟走线需要绝对对称,但版图布局受到数字电路的挤压,无法做到完美对称。
“你看,通道1和通道2的走线长度差已经到5微米了,”李敏指着屏幕上的两条蜿蜒的绿色线条,“虽然我们的异步架构允许失配,但要求失配是等差数列。现在通道1和2差5微米,通道2和3差8微米,通道3和4差4微米——这不是等差数列,是随机数列。”
陈永仁盯着那几条像蚯蚓一样的走线:“把数字电路挪一挪呢?”
“挪不动,这是存储器阵列,面积固定。”
“那……在走线上加蛇形弯曲,故意增加短通道的长度?”
“试过了,但寄生电容会增加,影响信号完整性。”
两人正头疼,林辰端着一托盘咖啡过来了。
他看起来比所有人都憔悴——作为总负责人,他要协调所有模块,已经连续一周每天睡不到四小时。
“喝点咖啡,提神,”林辰把咖啡递给两人,“我刚从黄文杰那边过来,工艺组有个好消息。”
“什么好消息?”
“台积电的018微米工艺,实际加工精度比规格书高5,”林辰眼睛里有血丝,但眼神发亮,“也就是说,015微米的间距,实际做出来可能是0157微米,误差在可接受范围内。”
陈永仁眼睛一亮:“那刚才那个drc错误……”
“可以冒险忽略,”林辰点头,“但要在备注里写明:此处间距略小于规范,经工艺确认可接受。这样如果流片出问题,责任我们担。”
“太冒险了吧?”李敏迟疑。
“不冒险怎么赶时间?”林辰喝了口咖啡,苦得皱眉,“台积电给我们的流片档期是9月5日,错过就要等一个月。ti的c64x+已经量产了,我们晚一个月,市场就丢光了。”
陈永仁沉默几秒,咬牙:“好,忽略。但所有这种‘冒险点’要单独列出来,最后统一评审。”
“已经在做了,”林辰从口袋里掏出张皱巴巴的纸,上面列了三十多个风险点,“今晚八点,风险评审会,所有组长参加。”
他转身要走,又回头:“对了永仁,你太太刚才来电话,打到公司前台了。说你儿子发烧,问你能不能回去看看。”
陈永仁手里的咖啡晃了一下,几滴洒在版图上,洇开一小片棕色。“烧多少度?”
“39度2,去医院了。”
陈永仁看着地上铺开的版图,又看看窗外——今天周六,本该是陪家人的日子。他掏出手机,电量只剩3,几十个未接来电,都是家里的。
“林总,我……”
“你去吧,”林辰拍拍他肩膀,“孩子要紧。这边我盯着,有问题随时电话你。”
“可是版图……”
“版图我懂一点,李敏也懂。去吧,打车去,公司报销。”
陈永仁没再推辞,抓起外套就往外跑。跑到电梯口,又折返回来,从桌上抓起那份时钟树版图的最新标注:“这个,金属2宽度可以缩到028微米,但要在旁边加一条并联的冗余线,降低电阻。我画在这里了……”
他在图纸边缘快速画了几笔,塞给李敏,然后真的跑了。
电梯门关上时,林辰看到这个四十二岁的男人在擦眼睛——不知道是汗水还是眼泪。
李敏小声说:“陈总这一个月,就回家吃过三次晚饭。”
“我知道,”林辰低头看版图,“所以我们要把芯片做出来,才对得起这些付出。”
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晚上八点,701会议室。
长条桌上堆满了版图、报告、仿真结果。围着桌子坐了二十多人,个个眼睛通红,头发油腻,但精神亢奋——这是长期缺觉但又靠咖啡因硬撑的状态。
林辰站在白板前,白板上写满了数字和符号,最醒目的是中间那个倒计时:71:48:32——距离数据交付台积电还有71小时48分钟32秒。
“开始吧,一个一个过,”林辰声音沙哑,“先从时钟树模块开始。”
王建国站起来,手里拿着厚厚一沓报告:“时钟树模块,drc错误12个,其中7个是间距违规,3个是宽度违规,2个是天线效应。我们评估后,决定忽略5个间距违规——工艺组确认过,实际加工精度足够。另外7个必须改。”
“改需要多少时间?”何庭波问。她也来了,坐在角落,面前的烟灰缸里已经有三四个烟头。
“最麻烦的是这个天线效应,”王建国翻到某一页,“金属3走线太长,在制造过程中会积累静电荷,可能击穿栅氧。解决方案是加跳线层,需要重新布线,预计8小时。”
“那就做,”林辰在白板上记下,“下一个,adc模块。”
李敏汇报:“adc模块的主要问题是四个通道的走线对称性。我们做了妥协:不追求绝对对称,但保证等差数列关系。现在通道延迟分别是0ns、012ns、025ns、037ns,公差012ns左右,基本满足要求。”
“基本?”陈永仁的声音从电话里传来——林辰开了免提,让他远程参会。
“公差波动在±002ns范围内,”李敏补充,“最坏情况等差数列会被破坏,但概率很低。”
“多低?”
“蒙特卡洛仿真跑了一万次,出现非等差数列的概率是03。”
电话那头沉默了几秒。“可以接受。但要在测试方案里加入专门的通道失配测试,如果发现不符合等差数列,要能软件补偿。”
“已经在测试计划里了。”
一个模块一个模块过。射频模块、基带模块、存储器、io接口……每个模块都有问题,每个问题都要权衡:改还是不改?改要花多少时间?不改有多大风险?
到晚上十一点,终于过到最后一个模块:电源管理。
负责电源的是个女工程师,叫周晓雯,三十岁,说话细声细气但条理清晰:“电源模块最大的风险是电压跌落。我们模拟了最坏情况:所有电路同时开关,电源线上的ir压降可能达到80v,而数字电路要求电源波动不能超过50v。”
“解决方案?”
“加宽电源线,增加去耦电容。但这样面积会增加5。”
“5太多了,”何庭波掐灭烟,“芯片面积已经比预算大3,再加5,成本受不了。”
“那就要接受电压跌落的风险,”周晓雯坚持,“或者降低电路的同时开关概率——但这需要修改架构,不可能了。”
两难。所有人都看向林辰。
林辰盯着白板上那个倒计时:68:12:45。时间一分一秒在流逝。
“黄文杰,”他看向工艺专家,“台积电的电源网络实际性能,比仿真模型好多少?”
黄文杰扶了扶眼镜:“根据我过去的经验,实际ir压降通常比仿真值低20-30。因为仿真用的是最坏情况模型,实际制造中不会所有晶体管同时开关。”
“也就是说,仿真的80v,实际可能只有60v?”
“甚至更低。”
林辰看向周晓雯:“如果我们把去耦电容增加一半,面积增加25,电压跌落能控制在多少?”
周晓雯快速计算:“25的面积,电压跌落能控制在65v左右。配合实际工艺的优化,可能接近50v的临界值。”
“那就这么办,”林辰拍板,“增加25面积,在备注里写明:此处设计在临界状态,依赖工艺实际性能。如果流片失败,责任我担。”
“林总……”周晓雯想说什么。
“别说了,时间紧迫,”林辰看向所有人,“三十七个风险点,全部过完了。现在汇总:必须修改的有19处,预计耗时36小时;可以冒险忽略的有18处,我签字负责。”
他在白板上写下两行字: 必须改:36小时 倒计时:68小时
“也就是说,我们只有32小时的余量,”何庭波站起来,“这32小时要完成所有修改、重新验证、最终检查、数据打包。任何环节出问题,都可能延误交付。”
“所以从现在开始,所有人不许离开大楼,”林辰宣布,“行政部已经准备了行军床、洗漱用品、换洗衣物。食堂24小时供应,咖啡管够。”
没人抱怨。大家默默收拾东西,回到各自工位。走廊里传来拖动行军床的声音,还有行政部小姑娘挨个发牙刷毛巾的叮嘱:“林总交代了,至少每天刷两次牙,洗一次脸……”
凌晨一点,陈永仁从医院赶回来了。他轻手轻脚走进办公区,看到的是这样的景象:几十张行军床摆在过道里,一半已经有人睡着,发出疲惫的鼾声;另一半工位还亮着灯,工程师们盯着屏幕,手指在键盘或鼠标上机械运动。
李敏还在改adc版图,听到脚步声抬头:“陈总,孩子怎么样了?”
“急性扁桃体炎,打了针,烧退了,”陈永仁声音很轻,“我太太在医院陪护,让我回来干活。”
“其实你可以明天再……”
“芯片就是我另一个孩子,”陈永仁打断她,在工位坐下,“这个孩子也在发高烧,我不能不管。”
他打开电脑,屏幕亮起,映出他疲惫但坚定的脸。
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