第526章 溃败

春节的余韵还未散尽，甲五号院门楣上的对联还在风里哗哗作响。

横批“革命到底”四个大字在晨光中格外醒目。

正月初二，吕辰就扎进了自动化控制中心的档案室。

每天天不亮来，半夜才走，一壶浓茶、一包烟、一摞图纸，能坐上十几个小时不动窝。

工业计算机的微程序库已经编目了600多个模块，逻辑步骤超过条，但这还远远不够。

除了130多条自动化产线的控制柜电路图，还有来自全国各地兄弟单位的电路图，仿佛无穷无尽，做完一批又有一批，门口的大木箱里又堆满了厚厚的牛皮纸信封。

已经标准化的图纸堆了整整一面墙，每一张都要看、要懂、要提炼、要标准化。

吕辰面前摊着一张中山电灯泡厂钨灯线的顺序控制图，图纸是A0幅面的硫酸纸，墨线描得密密麻麻，从左上角到右下角，几百个继电器、几十个定时器、上百条连锁回路，像一座微缩城市的交通图。

吕辰叹了一口气，如此规模，没一天时间拿不下来。

李师兄坐在对面，面前也摊着一张昆钢热轧线的张力控制图，眉头拧成一个疙瘩。

他已经盯了这张图三天了，张力控制的逻辑太复杂，涉及速度、厚度、温度好几个变量的耦合，一时半会儿理不清楚。

“李师兄，先放一放。”吕辰抬起头，活动了一下僵硬的脖子，“张力控制是硬骨头，急不得。先把简单的清了，复杂的集中攻关。”

李师兄揉了揉太阳穴：“这日子何时才是个头啊，现在已经编目的有637个模块，逻辑步骤多条。按这个比例算，最后至少1200个模块，两万条逻辑步骤。”

吕辰把图纸折起来，从抽屉里换了一张轴承线的顺序控制图，这个相对简单，先缓缓脑子。

“两万条，够写一本书了。”

李师兄也换了一张简单的图纸，苦笑起来：“咱们还是缺经验啊，想着是在做标准，想着每一条逻辑步骤，以后都可能变成工业计算机的一条指令。认为现在写的不是程序，是规则，需要尽可能兼顾，规则定好了，以后全国的工厂都能照着用，这一个电报发出去不要紧，咱们三十几号人都快被图纸埋了。”

吕辰笑道：“摊子铺开了，也没法，自己做的粑粑，再难吃也得啃几口。”

“步子大了扯着蛋，不过咱们腿长，还能勉强应付！”

李师兄喝了一口茶，低下头继续看图，铅笔在纸上沙沙地响。

正月初十，诸葛彪来了一趟档案室。

穿着一件蓝布棉袄，扣子系得严严实实。

“吕辰，你出来一下。”他站在门口，手里夹着一根烟。

吕辰放下铅笔，拿起搪瓷缸子喝了口水，跟着他走到走廊里。

走廊的窗户开着一条缝，冷风灌进来，带着红星轧钢厂的煤烟味。

“键合机那边怎么样？”吕辰点了一根烟，靠在墙上。

诸葛彪弹了弹烟灰：“劈刀的问题，汤渺教授那边调了新配方，氮化硅加氧化钇，断裂韧性提了30%。连续焊了800个点，没裂。主动式送线小型化也差不多了，体积比之前缩小了一半，下周装机测试。”

他顿了顿，吸了一口烟，慢慢吐出来。

“运动平台的加减速曲线包康建那边也优化了，单点移动时间从300毫秒降到了180毫秒。离每秒焊10个点的目标还差一点，但路走通了。”

吕辰点了点头，没说话。

诸葛彪看了他一眼，欲言又止。

“怎么了？”吕辰注意到他的表情。

“昆仑1的芯片，第一批流片回来了。”诸葛彪的声音压得很低，“宋教授让我通知你，后天上午去6305厂产品中心开会。情况不乐观。”

吕辰抽烟的手顿了一下。

“不乐观到什么程度？”

诸葛彪摇了摇头：“钱兰先去的，回来脸色很不好看。她说测试结果惨不忍睹，12颗芯片，没有一颗是全好的。有些芯片根本不能工作，有些能工作但参数差得远，有些常温下能跑但一升温就死。”

他弹了弹烟灰，又补了一句：“这是分布式辅助电路设计系统第一次真刀真枪地干活，也是2微米工艺第一次流片。这次失败，不算意外，但打击不小。”

吕辰沉默了几秒，把烟掐灭在窗台上的铁皮罐头盒里。

“后天几点？”

“八点半，6305厂产品中心三楼会议室。”

“行，键合机那边就靠诸葛师兄你和钱师姐了，别让会战的事受影响，我这边，工业计算机的事情太忙了。”

诸葛彪点了点头，拍了拍他的肩膀，转身走了。

棉袄的下摆在走廊里晃了晃，消失在楼梯口。

吕辰又在走廊里站了一会儿，看着远处6305厂的灯火。

那片灯火在夜色里连成一片，像另一片星空。

烟囱里冒出的白烟在夜风中拉成一条长长的尾巴，被月光镀上一层银白色。

他深吸一口气，转身回了档案室。

坐在桌前，拿起铅笔，继续看那张没看完的图纸。

但脑子里已经转不动那些继电器和触点了，全是芯片的事。

12颗芯片，没有一颗全好，这已经算是全面溃败了，对宋颜教授、对吴国华，对整个昆仑1芯片设计团队90多号人，甚至对整个集成电路实验室都是不小的打击。

这个结果，比他预想的还要差。

接下来的两天，吕辰照常泡在档案室里，继续工业计算机的微程序编写。

但心思已经不在图纸上了。

脑子里总是想着昆仑1芯片设计的事，那些逻辑图他看过，设计版图他也看过。

逻辑设计是用标准单元库搭的，分布式系统跑过仿真，功能正确，时序收敛，设计规则检查通过。

问题出在哪儿？

是工艺？是模型？还是设计本身就有隐患，只是仿真没发现？

他想了一整天，越想越觉得问题复杂。

正月十二，吕辰来到6305厂的时候，还不到八点。

他把车停在产品中心楼下，正往里走，身后传来自行车铃声。

“吕辰。”

回过头，钱兰从一辆自行车上下来，背上背着一个帆布包，脸上带着一种说不出的疲惫。

她眼睛下面一圈青黑，一看就是没睡好。

“钱师姐，早。”

钱兰走到他跟前，压低声音：“昆仑1芯片的测试数据我看了三天，越看越心惊，宋教授和国华被打击不轻，待会儿注意点。”

吕辰点点头，两人上了楼，来到三楼会议室。

会议室里已经坐了40来个人。

长条桌还是摆成回字形，桌上铺着墨绿色的绒布，每个位置前放着一个军绿色的文件夹、一支铅笔、一个搪瓷缸子。

缸子里已经泡好了茶，茶叶梗浮在水面上，散发出一股茉莉花香。

宋颜教授坐在主位，面前摊着一个黑皮本子，他靠在椅背上，手指在扶手上轻轻敲着，表情严肃。

吴国华坐在他右手边，面前摆着厚厚一沓测试报告，每一页都密密麻麻写着数据。

他低着头在翻看什么，眉头拧成一个疙瘩。

钱兰、吕辰来到靠窗的位置坐下。

诸葛彪从门口进来，拎着一个帆布包，包里鼓鼓囊囊的，装的全是图纸和测试数据。

他在吕辰旁边坐下，把包往桌上一放，发出一声闷响。

谢凯带着周铁山、陆晓蔓坐在对面，面前也摆着笔记本，准备记录。

集成电路实验室十三个组的组长坐了两排，每个人都带着本组的测试数据和问题清单。

6305厂各中心负责人也到了，陈光远坐在宋颜旁边，刘高工、胡教授、戚工、顾赟都在，表情都不轻松。

八点半，宋颜敲了敲桌子。

“开会。”

会议室里安静下来。

“昆仑1芯片第一版流片结果，大家都知道了。”宋颜开门见山，“不理想。今天把大家叫来，就是把问题摊开，一个一个诊断。谁也别藏着掖着，该是什么就是什么。”

他看着吴国华：“国华，你先汇报测试结果。”

吴国华站起来，走到黑板前，拿起粉笔。

他在黑板上写了几行数字：

KL-SRAm流片176颗，封装141颗，测试通过134颗，良率76.1%

KL-cAchE流片120颗，封装98颗，测试通过51颗，良率52%

这两颗还算好，良率达到50%以上，接下来，情势急转直下。

KL-mc良率31.2%

KL-Ioc良率26.5%

KL-Ic良率25.4%

KL-bUS良率22.5%

KL-cLK良率29.3%

KL-dIAG良率28.9%

KL-pwR良率24.6%

这五颗也还能接受，良率上了20%，第一次流片，都能理解，接下来三颗的情况令人心碎。

KL-cU良率7.9%，仅有3颗测试通过。

KL-cU-R良率5.6%，仅有2颗测试通过。

KL-VU更是仅有1颗独苗，良率2.9%。

吴国华放下粉笔，转过身，看着台下。

会议室里安静得能听见墙上挂钟的滴答声。

“12颗芯片，没有一颗良率超过百分之八十。控制类、运算类的大芯片，良率几乎可以忽略不计。KL-VU，三万多门电路，只通过了1颗。”

他年轻的声音竟然显得有点很沉。

宋颜靠在椅背上，没说话。

陈光远翻开笔记本，看了几眼，抬起头：“戚工，表征实验室的切片分析做了没有？”

戚工站起来，走到黑板前，从文件夹里抽出一张照片，用磁铁吸在黑板上。

那是一张扫描电镜拍的芯片剖面照片，放大了几千倍，能看见金属线的截面、介质层的厚度、接触孔的形貌。

“这是KL-VU的切片。”戚工指着照片上的几个区域，“我们做了12颗失效芯片的切片分析，问题集中在几个方面。”

他在黑板上写了几行字。

“第一，金属线断线。4颗芯片发现了开路，位置在第二层金属的拐角处。电镜照片显示，金属线在拐角处明显变细，局部几乎断开。”

“第二，接触孔开路。3颗芯片的接触孔没有完全打开，钨塞填充不良，接触电阻比正常值大了两个数量级。”

“第三，栅氧击穿。两颗芯片的栅氧化层有针孔缺陷，漏电严重。”

“第四，硅片裂纹。一颗芯片在划片过程中产生了微裂纹，延伸到有源区。”

“第五，封装问题。两颗芯片的键合线从焊盘上脱落。”

他把粉笔放下，转过身。

“这些都是制造和封装环节的问题。设计本身有没有问题，要结合电测结果分析。”

陈光远点了点头，看向刘高工。

刘高工站起来，走到黑板前，拿起粉笔。

“工艺方面，我补充几点。”

他在黑板上画了一个晶圆的示意图，从中心到边缘画了几个同心圆。

“第一，匀胶边缘效应。晶圆边缘的光刻胶厚度比中心薄了将近20%，导致边缘区域的线条宽度偏细，有些地方甚至断线。失效分析中发现的金属线断线，大概率是光刻胶厚度不均导致的。”

“第二，刻蚀负载效应。大面积的金属区域刻蚀速率比稀疏区域慢，导致金属线宽度不均匀。KL-VU的金属线密度高，这个问题尤其严重。”

“第三，cmp凹陷。大面积的金属区域在化学机械抛光后会出现凹陷，影响后续光刻的焦深。KL-VU的大尺寸金属线就存在这个问题。”

“第四，离子注入的阴影效应。大角度注入时，光刻胶的侧壁会遮挡一部分注入区域，导致晶体管阈值电压不均匀。”

他放下粉笔，看着台下。

“这些问题，在小规模芯片上不明显。但到了KL-VU这种规模，每一个小问题都被放大了。”

会议室里嗡嗡声起来了，有人在小声讨论，有人在笔记本上记。

宋颜敲了敲桌子，安静下来。

“吴国华，你把具体的问题案例一个一个过一遍。”

吴国华点了点头，翻开笔记本。

“先讲时序收敛的问题。”

他在黑板上画了一个简图，是一个16位加法器的进位传递链。

“KL-VU的16位加法器，仿真模型每级进位延迟2纳秒，16级32纳秒，时钟周期余量充足。但实际测试，加法器在10兆赫以上就出错。”

他指着图上的进位线。

“问题出在进位线的版图上。进位线从芯片的一端走到另一端，跨越了将近2毫米的距离。金属线的寄生电阻和电容导致每级进位延迟到了5纳秒，16级80纳秒。低频正常，频率一高就错。”

他在旁边写了一个公式：

Rc delay = 2mm * 0.05Ω/ * 0.2fF/μm2 ≈ 2ns

“仿真的Rc模型是简化的，没有精确提取版图寄生参数。实际金属线的电阻、电容比模型大了将近40%。”

台下有人举手：“仿真用的是理想导线模型？”

“对。”吴国华点头，“我们做逻辑仿真时，假设导线是理想的，没有考虑寄生参数。在做版图后仿真时，Rc提取的精度也不够。”

宋颜在笔记本上记了一笔。

吴国华又画了一个图，是一个时钟分配网络的示意图。

“第二个问题，时钟偏斜。”

他在图上画了几个触发器，用线连到时钟源。

“KL-cLK的设计目标是时钟偏斜小于200皮秒。实测偏斜到了800皮秒，芯片内部不同区域的动作不同步，导致数据采样错误。”

他指着图上的时钟树。

“时钟树在版图上没有做精确的平衡设计。从时钟源到不同触发器的走线长度差了将近一倍，仿真时假设理想时钟，没发现这个问题。”

台下又是一阵议论。

吴国华继续往下讲。

“第三个问题，信号串扰。”

他画了两条并行的信号线，在旁边画了一个毛刺的波形。

“相邻信号线之间的容性耦合，导致一根线翻转时在相邻线上感应出毛刺。毛刺幅度达到逻辑阈值时，被触发器误采样，导致逻辑错误。”

他在旁边写了一个公式：

Vcrosstalk = cm/(cm+cg) * Vswitch

“仿真模型中没有考虑容性耦合效应。实际版图上，关键信号线之间只有不到两微米的间距，耦合电容很大。”

他顿了顿，又画了一个图。

“第四个问题，电源/地噪声。”

他画了一个反相器的链，在旁边画了电源电压的波形，在翻转的瞬间有一个明显的跌落。

“多个门同时翻转时，电源网络上的瞬间电流尖峰导致电源电压跌落。KL-VU的向量运算单元，256个加法器同时翻转，电流尖峰高达安培级。”

他指着图上的电压跌落。

“电源电压从5伏跌到了4.2伏，门电路的延迟增加了30%，逻辑出错。仿真假设理想电源，没有建模IR drop和地弹。”

他在黑板上写了几个字：IR drop、Ground bounce。

“这些问题，综合起来就是一个结论。”吴国华放下粉笔，“我们的时序仿真太理想化了。没有精确的寄生参数提取，没有精确的Rc模型，没有考虑信号完整性和电源完整性。”

他转过身，看着台下。

“分布式辅助设计系统告诉我们能跑，但实际上跑不起来。”