第30章 調試風暴與“遠大”的催促

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    “麻雀 rev b”首批工程樣片測試暴露出的問題,如同三座大山,沉甸甸地壓在了芯啟科技每一個研發人員的心頭:音頻輸出存在超預期的噪聲、p鎖相環)在目標頻率下不穩定、pu電源管理單元)效率略低於設計值導致功耗偏高。
    這其中,任何一個問題如果不能妥善解決,都可能導致芯片無法滿足設計規格,甚至無法滿足遠大電子那份“生死狀”般的訂單要求。時間緊迫,不容有失!
    林軒親自坐鎮,迅速成立了三個並行的調試攻關小組,分別由陳家俊負責數字邏輯與係統集成)、顧維鈞負責模擬電路,主攻音頻和p)和李誌遠負責利用eda工具進行輔助分析和驗證)牽頭,調集了公司最精銳的技術力量,開始了爭分奪秒、晝夜不停的調試風暴。
    實驗室成了名副其實的戰場。
    白板上寫滿了各種假設、分析和測試方案。示波器、邏輯分析儀、頻譜儀、電源分析儀等各種儀器設備高速運轉,屏幕上閃爍著複雜的波形和數據。工程師們圍著測試台,時而激烈爭論,時而埋頭苦幹,眼中布滿了血絲,但精神卻高度亢奮。速溶咖啡和提神飲料的空罐堆滿了垃圾桶。
    攻堅戰一:音頻噪聲溯源
    顧維鈞帶領的模擬團隊,首先聚焦在音頻輸出噪聲的問題上。這是一個棘手的問題,因為噪聲的來源可能有很多:可能是audio dac數模轉換器)本身的設計缺陷,可能是電源噪聲通過模擬電路耦合進來了,也可能是數字電路的開關噪聲幹擾了敏感的模擬信號,甚至可能是pcb測試板本身的設計考慮不周。
    他們嚐試了各種方法來定位噪聲源。
    首先,他們修改了測試程序,讓dac輸出不同幅度和頻率的信號,觀察噪聲的變化規律。發現噪聲似乎與信號頻率關聯不大,但與輸出幅度有一定的關係,且在高頻段尤為明顯。
    接著,他們嚐試對芯片的模擬電源和數字電源進行更嚴格的濾波處理,甚至使用高精度的外部線性電源單獨為模擬部分供電,以排除電源噪聲的幹擾。結果發現,雖然噪聲有所減小,但並未完全消失,說明電源並非唯一甚至不是主要)的噪聲來源。
    然後,他們將目光轉向了芯片內部的版圖設計。模擬電路對版圖布局非常敏感,不合理的走線、不充分的地線屏蔽,都可能引入噪聲。顧維鈞調出了audio dac部分的版圖文件,和負責版圖設計的工程師一起,在電腦上逐一檢查敏感信號線的走線路徑、地線屏蔽的完整性、數字信號與模擬信號之間的隔離距離……
    經過兩天兩夜幾乎不眠不休的排查和仿真對比,他們終於找到了一個重要的可疑點:在版圖設計中,為了節省麵積,dac的輸出走線與一組高速切換的數字時鍾信號線距離過近,且地線屏蔽做得不夠充分,導致數字時鍾噪聲耦合到了模擬輸出信號上!
    找到了病根,就好對症下藥了。雖然已經流片的芯片無法修改版圖,但顧維鈞提出了一個巧妙的“軟件補償”方案:通過微調dac內部的某些校準參數,並配合輸出端的一個小型rc濾波電路這個可以在外部測試板上添加),可以在一定程度上抑製這種高頻耦合噪聲。
    經過反複實驗和參數調整,最終,雖然無法完全達到最初仿真設計的理想指標,但音頻輸出的信噪比得到了顯著改善,基本達到了可以接受的水平。“至少,聽起來不會有明顯的雜音了。”顧維鈞疲憊但欣慰地說道。
    攻堅戰二:馴服不羈的p
    相比音頻噪聲,p不穩定的問題更加棘手,因為它直接關係到整個芯片能否穩定運行在設計的目標頻率這決定了p3解碼的流暢度和處理能力)。
    李誌遠利用“追光者”sta工具和購買的第三方電路仿真軟件,對p模塊進行了更深入的分析。仿真結果顯示,p的環路帶寬oop argin)在某些工藝角process rner)和高溫條件下,確實處於臨界狀態,容易發生振蕩或失鎖。
    顧維鈞和負責p設計的工程師一起,再次審視了p的設計。他們發現,問題可能出在v壓控振蕩器)的設計上,其頻率控製曲線在某些電壓下不夠線性,導致環路難以穩定。此外,環路濾波器的參數選擇,可能也過於激進,沒有為工藝偏差和溫度變化留出足夠的裕度。
    這又是一個設計上的瑕疵!要在現有矽片上徹底解決這個問題,幾乎不可能。
    團隊陷入了困境。如果p無法穩定工作在目標頻率,芯片性能將大打折扣,甚至無法滿足p3流暢解碼的基本要求。
    就在大家一籌莫展之際,林軒提出了一個大膽的想法。
    “我們能不能不追求最高頻率的穩定?”林軒在一次深夜的技術討論會上說道,“遠大的訂單是針對低成本促銷市場的,他們對性能的要求未必那麽極致。我們能不能找到一個稍低一些的、p能夠穩定工作的頻率點?比如,目標頻率是100hz,我們能不能找到一個在80hz或90hz下,所有芯片都能穩定工作的‘甜點’seet spot)?”
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        這個“降頻求穩+軟件優化”的思路,讓大家眼前一亮!
    接下來的幾天,測試團隊對不同批次、不同位置的芯片樣品,進行了大量的頻率掃描和壓力測試,終於找到了一個相對保守,但在各種條件下p都能可靠鎖定的工作頻率——85hz。雖然比最初設計的100hz低了不少,但至少保證了穩定性。        在解決這些設計問題的同時,另一個嚴峻的挑戰擺在麵前——良率yied)。
    初步測試顯示的6070的良率,對於需要大規模出貨的量產芯片來說,是遠遠不夠的。低良率意味著高成本和不穩定的供貨。
    林軒指示陳家俊和測試團隊,必須盡快找出導致芯片失效的主要原因,並與台積電方麵密切溝通,共同優化生產工藝和測試流程,努力提升良率。
    通過對失效芯片的解剖分析需要借助專業的失效分析實驗室),他們逐漸定位了一些導致不良的關鍵因素,比如某些金屬連線的微小短路、氧化層缺陷、離子注入不均勻等。有些是設計上可以改進的比如增加冗餘設計),有些則需要調整優化台積電的製造工藝參數。
    這是一個需要耐心和細致,並且需要與代工廠緊密配合的長期工作。在短期內大幅提升良率並不現實,但至少,他們找到了努力的方向。
    遠大電子的“催命符”
    就在芯啟科技內部為了調試芯片而焦頭爛額之際,來自遠大電子的壓力也與日俱增。
    距離十一月底的交貨期限越來越近,遠大電子的采購經理幾乎每天一個電話打給黃耀龍,詢問芯片的測試進展和確切的交貨日期。他們的語氣也從最初的懇求,逐漸變得焦躁,甚至帶上了一絲威脅的意味。
    “黃總監,你們的芯片到底行不行啊?我們的播放器外殼、電池、包裝盒全都準備好了,生產線也空出來了,就等你們的芯片下鍋了!要是你們到時候交不了貨,我們這個歐洲訂單就徹底黃了!我們的損失誰來承擔?!”
    黃耀龍承受著巨大的壓力。他既要安撫遠大那邊焦躁的情緒,又要從技術團隊那裏獲取相對準確的信息。他常常夾在中間,左右為難。
    林軒也知道,不能再拖下去了。雖然芯片還有一些小瑕疵,良率也還不理想,但核心功能已經基本驗證通過。他必須盡快給遠大一個交代。
    他指示測試團隊,從已經測試通過的es樣品中,篩選出一批性能相對穩定、滿足基本解碼要求的芯片哪怕隻是幾十片),作為首批工程樣品,立刻發給遠大電子,讓他們先進行整機測試和軟件聯調。
    “告訴遠大,”林軒對黃耀龍說,“首批樣品已經發出,大規模量產正在按計劃進行。我們會盡一切努力,確保在十一月底前,交付第一批至少一萬片的合格芯片!”
    這是一個冒險的承諾。因為量產芯片的穩定性和良率,還需要時間來驗證和爬坡。但他必須先穩住遠大,為自己爭取更多的時間。
    同時,他也再次聯係了趙雅凝。這次,是請她幫忙審閱與遠大電子的供貨合同補充條款。鑒於首批芯片可能存在的性能波動和良率問題,林軒希望在合同中加入一些免責或協商條款,以降低自身的風險。
    趙雅凝在了解到芯片測試的實際情況後,立刻明白了林軒的意圖。她連夜工作,幫助芯啟科技起草了一份措辭嚴謹又不失靈活的補充協議,既明確了芯啟科技會盡最大努力保證產品質量和按時交貨,也為可能出現的意外情況,預留了一定的協商空間。
    “林軒,這份補充協議可以幫你規避一部分法律風險。但最終,還是要靠產品說話。”趙雅凝在電話裏叮囑道,“遠大現在是急需救命稻草,但如果你們的產品真的問題太多,他們也可能會不顧一切地追究違約責任。”
    “我明白。”林軒的聲音帶著一絲疲憊,但更多的是堅定,“我們已經沒有退路了。”
    第一批“麻雀 rev b”的工程樣品,承載著芯啟科技的希望與風險,終於踏上了送往遠大電子的旅程。
    實驗室裏的調試風暴仍在繼續,良率爬坡的戰鬥也才剛剛開始。
    距離十一月底的最後期限,隻剩下不到一個月的時間。
    芯啟科技,能否在這場生死時速中,最終衝過終點線?
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