第86章 “啟明二號”終極驗證,決戰0.35微米

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    對於啟明芯的“啟明二號”phoenix)項目組來說,是黎明前最後的黑暗,也是衝刺階段最嚴峻的考驗。設計工作雖然在名義上已經完成,但距離真正能夠按下那個象征著“發射”的tapeout按鈕,還有一道道被稱為“終極驗證”的、極其嚴苛的關卡需要闖過。
    這些關卡,如同芯片設計流程中的“煉獄”,旨在將所有隱藏的、潛在的、可能導致流片失敗的“魔鬼”都暴露出來,並徹底消滅。
    驗證中心的氣氛,比之前任何時候都要凝重。工程師們不再有時間閑聊,甚至連去茶水間衝咖啡的腳步都帶著風。每個人的屏幕上都運行著不同的驗證工具,消耗著海量的計算資源,也考驗著工程師們的智慧和耐心。    這個問題如同投入平靜水麵的一顆炸彈,立刻引起了所有相關工程師的注意。總線死鎖是soc設計中最難調試的問題之一,它往往不是由單一模塊的邏輯錯誤引起,而是多個模塊在特定時序和並發請求下,相互等待資源而導致的係統“卡死”。這種錯誤在模塊級仿真中很難發現,隻有在全芯片協同工作的仿真中才可能暴露出來。<核、dsp、usa控製器以及係統總線設計的核心工程師,圍在仿真結果前,開始逐幀分析波形,試圖找出死鎖發生的根源。“看這裏,usa請求和dsp的內存讀取請求幾乎同時發出,總線仲裁器似乎陷入了一個循環等待狀態……”“檢查一下各個aster模塊的優先級設置和總線協議實現……”“會不會是某個模塊在異常狀態下沒有正確釋放總線?”……
    經過整整兩天兩夜的排查、爭論和反複仿真驗證,他們終於定位到了問題所在——是da控製器在處理一個極其罕見的、帶有錯誤校驗碼的usb傳輸數據包時,其內部狀態機進入了一個未定義的異常狀態,導致它未能及時釋放總線控製權,從而引發了與其他模塊的死鎖。    與此同時,後端團隊也在進行著同樣艱苦卓絕的工作。門級仿真gateeve siuation, gs)是另一道重要的關卡。它不再是基於理想化的rt代碼進行仿真,而是基於實際綜合、布局布線後生成的、包含了數百萬個邏輯門和真實連線延遲的網表進行仿真。這種仿真速度極慢通常比rt仿真慢上百倍),但卻能發現那些因為物理實現引入的時序相關的邏輯錯誤。
    “gs發現問題!在最低工作電壓、最高溫度soso rner)下,音頻dec輸出的數據在經過某個跨時鍾域cdc)處理單元時,出現了亞穩態etastabiity)導致的采樣錯誤!”負責後仿真的工程師報告道。亞穩態是數字電路設計中的幽靈,尤其容易在異步信號交互時出現,可能導致邏輯判斷錯誤。
    顧維鈞和模擬團隊、數字後端團隊立刻介入分析。“增加一級同步觸發器synck ske)是否過大!”……又是一輪緊張的分析、修改和重新驗證。
    除了功能和時序驗證,物理層麵的檢查也同樣嚴苛。電源網絡分析poer anaysis)要確保在芯片瞬時功耗最大的情況下比如所有模塊同時進行峰值運算),電源網絡上的電壓降ir drop)不會過大,否則會導致邏輯門工作速度變慢甚至出錯。電遷移eectroigration)分析則要確保細小的金屬連線在高電流密度下不會因為金屬原子的遷移而斷裂,影響芯片的長期可靠性。天線效應antenna effect)檢查則是為了防止在製造過程中,巨大的金屬天線連線)在等離子刻蝕等工序中積累過多電荷,擊穿與之相連的脆弱的晶體管柵極。
    每一項檢查,都可能發現新的問題,都需要工程師們投入大量時間和精力去修複和重新驗證。這個過程,枯燥、繁瑣,卻又至關重要,不容有絲毫懈怠。
    就在這終極驗證進行得如火如荼之際,另一個關鍵的戰略決策,也擺在了啟明芯最高管理層的麵前——“啟明二號”最終采用哪種製造工藝?
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    在一間可以俯瞰維多利亞港海景的會議室裏,林軒、趙晴鳶、顧維鈞、陳家俊四人圍坐在一起,討論著這個關乎數百萬美元投資和產品未來競爭力的核心問題。
    “根據我們後端團隊和台積電那邊的溝通結果,”陳家俊首先發言,他看起來有些疲憊,但精神依舊亢奮,“台積電的0.35微米四層金屬os工藝可能代號為cn35)已經具備量產能力,雖然初期良率可能不如更成熟的0.5微米,但他們承諾會給予我們重點技術支持,幫助我們快速實現良率爬坡。從設計的角度看,采用0.35微米,可以讓我們芯片的麵積縮小近30,性能提升至少25,功耗降低超過30。這個優勢非常明顯,足以讓我們與競爭對手拉開代差。”
    顧維鈞也表示支持:“從模擬電路的角度看,0.35微米雖然對噪聲和匹配性提出了更高要求,但其本身更高的晶體管速度ft)和更低的寄生電容,也有利於我們實現更高性能的音頻dec和usb phy。我們有信心克服相關的設計挑戰。”
    技術派的兩位核心負責人都傾向於采用更先進的工藝,以追求極致的技術指標。
    然而,趙晴鳶從財務和風險控製的角度,提出了不同的看法。“我剛和台積電的業務代表確認過,”她看著手中的報價單,眉頭微蹙,“0.35微米工藝的掩膜ask set)費用,幾乎是0.5微米的兩倍,接近一百萬美元!而且,初期的晶圓afer)價格也更高,再加上可能存在的良率風險,這意味著‘啟明二號’的前期製造成本將非常高昂。我們pioneer v2的定價策略必須考慮這個因素。同時,這也將占用公司更大比例的現金流。考慮到我們‘龍芯一號’也即將進入量產爬坡階段,同樣需要大量資金支持,我們必須謹慎評估這個風險。”
    她頓了頓,繼續說道:“另外,采用更成熟的0.5微米工藝,雖然性能指標會打些折扣,但風險更小,成本更低,上市速度可能更快。我們是否真的需要追求那2030的極致性能提升?也許更穩妥的方案是……”
    會議室裏陷入了短暫的沉默。這是一個典型的技術領先與成本風險之間的權衡。
    所有人的目光都投向了林軒,等待著他的最終裁決。
    林軒手指輕輕敲擊著桌麵,腦海中快速權衡著利弊。他知道趙晴鳶的擔憂不無道理,現金流是生命線,穩妥是企業經營的基本原則。但是,他也更清楚,在摩爾定律高速奔跑的半導體行業,技術上的保守往往意味著落後,而落後就意味著被淘汰。    “我們決戰0.35微米!”林軒終於開口,語氣平靜但異常堅定。
    “理由有三點:”他豎起手指,逐一分析道,“第一,市場競爭。我們必須給市場帶來一款‘o’級別的產品!性能、功耗、功能的全麵領先,才能讓消費者和渠道商毫不猶豫地選擇我們,才能將追趕者遠遠甩開。0.5微米帶來的提升,可能還不夠‘震撼’。”
    “第二,技術壁壘。率先采用更先進的工藝,本身就是一種技術壁壘。這不僅能提升產品競爭力,也能向外界包括競爭對手和投資者)展示啟明芯的技術實力和雄心,提升我們的品牌形象和行業地位。”
    “第三,未來布局。0.35微米是一個承前啟後的關鍵節點,它將為我們未來進入更先進的0.25、0.18微米工藝打下基礎。我們必須盡快熟悉和掌握先進工藝的設計規則、模型參數和挑戰。這次的投入,可以看作是對未來的投資。”
    他看向趙晴鳶,語氣溫和但帶著不容置疑的力量:“晴鳶,我知道成本和風險。但這筆錢,我認為必須花!a輪融資即將啟動,我們需要向投資人證明,我們不僅能賺錢,更能引領技術潮流!我會和家俊、老顧一起,盯緊與台積電的技術合作,盡一切努力縮短良率爬坡時間,控製實際成本。但這個方向,不能動搖!”
    趙晴鳶看著林軒眼中那份對技術趨勢的篤定和對未來的強大自信,知道多說無益。她點了點頭:“好,林總,我明白了。我會立刻調整財務預算,並開始和台積電就0.35微米工藝的合同細節進行最終談判,爭取最有利的商務條件。”
    戰略決策一旦做出,剩下的便是全力執行。
    就在“決戰0.35微米”的決策剛剛敲定後不久,驗證中心那邊也傳來了最終的好消息——在修複了最後一個隱藏在電源管理單元中的、可能導致係統在特定低功耗模式下無法喚醒的bug後,“啟明二號”的所有終極驗證項目,全部通過!
    設計,終於凍結!
    那一刻,整個項目組爆發出經久不息的歡呼聲。連續數月的緊張和壓力,在這一刻化作了無與倫比的喜悅和成就感。
    陳家俊看著身邊一張張因為疲憊而顯得憔悴、卻因為興奮而神采飛揚的臉龐,心中充滿了感慨。這支年輕的團隊,再一次創造了奇跡!他們不僅按時完成了這款極其複雜的soc設計,更是在技術上實現了巨大的跨越,即將向著更先進的製造工藝發起衝擊!
    他知道,接下來的tapeout隻是一個新的開始。但此刻,他們有理由為自己感到驕傲。
    “啟明二號”,這隻被寄予厚望的“鳳凰”,已經完成了它最艱難的蛻變。距離它展翅高飛、翱翔於九天之上的日子,已經不遠了。
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