第543章 时代的回应

时间如流水，又是一年冬腊月。

寒风肆虐，横扫京城。

红星所右附楼的走廊里，暖气片嘶嘶地响着，对抗着从玻璃缝隙里渗进来的寒意。

吕辰紧了紧围脖，端着搪瓷缸子往第八组设计室走。

11月底，工业计算机的逻辑设计全面结束。

26颗芯片的功能规格书、逻辑图、真值表、状态转移图，堆起来有半人高。

现在已经进入电路设计阶段，用标准单元库里的元件，把逻辑图搭成真正的电路。

这是整个芯片设计流程里最枯燥、最磨人、也最考验功力的环节。

逻辑设计可以天马行空，画个方框标个“与门”就算完事。

但到了电路设计，每一个与门要用几个管子、管子尺寸多大、驱动能力够不够、延迟能不能收住、版图能不能画得出来，全都要落到实处。

推开设计区的大门，一股热气扑面而来。

几十张绘图桌排成几排，每张桌上都亮着带放大镜的台灯。

大瓦数灯泡把整个设计室照得通明，黑板上写着各颗芯片的进度表，红色、蓝色、黑色的标记密密麻麻。

人声嗡嗡的，有人在讨论，有人在争论，有人在翻手册，杂乱中有着秩序。

“吕师兄，这边！”大张海拿着一支红蓝铅笔，指节上沾着铅灰。

吕辰走过去，在他旁边坐下。

大张海面前摊着一张A0幅面的硫酸纸，上面画着数字量输入芯片的电路图。

图纸已经画了大半，左上角是输入保护电路，中间是光电隔离器，右边是滤波和整形电路，最下面是总线接口。

“卡在哪儿了？”

“输入滤波。规格书要求响应时间小于1毫秒，但现场信号可能有几十毫秒的抖动。不加滤波，误触发；加了滤波，响应时间超标。我用Rc滤波算了一下，时间常数做到0.5毫秒，能滤掉大部分抖动，但最坏情况下响应时间会到1.2毫秒，超标。”

吕辰盯着图纸，想了一会儿，在空白处画了一个简图。

“别用Rc，用计数器。信号进来之后，先经过整形，然后送进一个移位寄存器。连续采样N次，如果N次都是高电平，才判定为有效。N可以配置，4次、8次、16次，用户自己选。响应时间=Nx采样周期。采样周期用芯片内部的时钟分频得到，比如分到10微秒一次，16次就是160微秒，远小于1毫秒。”

大张海眼睛一亮，铅笔在纸上飞快地画起来：“这个好！用标准单元库里的计数器加比较器就能搭，几十个门，面积不大。而且可配置，不同工况用不同滤波深度。”

他顿了顿，又皱起眉头：“但这样需要时钟。时钟从哪儿来？”

“从GY-cLK引一条过来，回头和第四小队商量。”

大张海点了点头，在图纸边角处写下一行字：“待确认，时钟信号从GY-cLK引入，分频比待定。”

吕辰站起来，继续往里走。

钱兰坐在陈晓身边，面前摊着三张图纸，分别是GY-mc-01、GY-mc-02、GY-mc-03，存储控制器的三颗芯片。

版图线条细如发丝，每一笔都稳得像机器画出来的。

陈晓指着图纸上一块区域，那里画着密密麻麻的触发器和门电路，线条密集得像一座微缩城市的交通图。

“地址译码器搭完了，64条地址线，片选信号产生延迟控制在10纳秒以内。数据缓冲队列那边有点麻烦，16级深度，读写指针需要同步，我们用了两组触发器和比较器，面积有点大。”

钱兰仔细看着图纸：“16级差不多够了，存储柜的访问冲突不会太频繁，队列深度太大反而浪费面积。先这样，流片回来测一下，不够再改。”

吕辰又往前走了一段，诸葛彪嘴里叼着一根烟，烟灰已经烧了老长一截，快掉到图纸上了。他手里拿着GY-pwm-01脉冲宽度调制输出的电路图，凑在电灯下仔细看着，这是用来控制电机和阀门的。

孙钢把烟灰缸端过来：“诸葛师兄，这个怎么样？”

诸葛彪把烟拿下来，弹了弹烟灰：“pwm输出不需要太多路，一颗芯片有4路够了吧？每路加大驱动，面积大点就大点。工业控制对pwm的精度要求不高，8位分辨率够了。你先把电路搭完，版图的时候再优化布局。”

吕辰在设计区里转了一圈，每一桌都停下来看几分钟。

周建国在画主控核心的指令译码器，用标准单元库里的译码器阵列，48条指令，每条指令对应一个8位操作码，译码逻辑用了将近500个门，布线密度高得吓人，但他把译码器拆成了两级，前级做粗分类，后级做细译码，每级的延迟都收住了。

小张海在画模拟量输入芯片的采样保持电路，这部分不能用标准单元库，要用分立元件搭。

他在图纸上画了运放、电容、模拟开关，旁边密密麻麻标着元件参数，电阻阻值、电容容值、运放型号，写得工工整整。

孙丽在画串行通信控制器的波特率发生器，用计数器和比较器搭了一个可编程分频器，分频比可以从1到，覆盖从300到的所有常用波特率。

吕辰回到自己的绘图桌前，坐下来，翻开GY-cU-01主控核心的顶层电路图。

这是26颗芯片里最复杂的一颗。

指令译码器、程序计数器、堆栈指针、ALU、寄存器堆、中断控制器、总线接口，七个模块，每个模块少则几十个门，多则几百个门，全部要用手工画出来。

他已经画了三天，完成了指令译码器和程序计数器，正在画ALU算术逻辑单元。

ALU要做加减法、与或非异或、移位、比较，一共十几条指令。

他选择了标准单元库里的全加器单元，8位全加器需要8个全加器级联，每级的进位传递延迟加起来，最坏情况下要将近100纳秒。

4兆赫的时钟周期是250纳秒，时序上没问题。

但问题出在移位器上。

吕辰设计的移位器是桶形的，8位数据可以左移或右移1到7位。如果用标准单元库里的多路选择器搭，需要8x8=64个8选1多路选择器，每个多路选择器由十几个门构成，64个就是将近800个门，面积太大。

他在草稿纸上画了好几种方案，都不满意。

“吕辰。”

曾祺不知道什么时候站到了他身后，手里端着一个搪瓷缸子，眼镜片上反射着台灯的光。

“曾师兄，你来得正好。”吕辰把草稿纸转过来给他看，“移位器，我卡住了。桶形移位器面积太大，用循环移位寄存器面积小但速度慢，每条移位指令要移位N次，N个时钟周期，实时性不够。”

曾祺放下搪瓷缸子，弯下腰看了一会儿，然后拿起铅笔在草稿纸上画了一个图。

“用交叉开关矩阵。”他的笔在纸上飞快地画着，“8位输入，8位输出，中间用传输门阵列。左移一位，就是把输入的第0位接到输出的第1位，第1位接到第2位，依此类推。左移两位，就是第0位接到第2位，第1位接到第3位。用传输门实现，几十个管子就够了，比桶形移位器小一个数量级。”

吕辰盯着那个图看了几秒，脑子里飞快地模拟着。

传输门是cmoS工艺里的基本元件，一个NmoS加一个pmoS并联，用互补的控制信号打开或关断。用传输门搭交叉开关矩阵，确实比用多路选择器小得多。而且传输门的延迟很小，几个纳秒就能完成信号传递，一个时钟周期内可以完成任意位数的移位。

“这个好。”吕辰拿起铅笔，在草稿纸上重新画起来，“8位输入，8位输出，左移右移分开控制。左移时，输入的第i位接到输出的第(i+shift)位；右移时，输入的第i位接到输出的第(i-shift)位。shift值由指令的操作数决定，用译码器产生控制信号。”

曾祺在旁边补充：“传输门的控制信号要小心，不要出现竞争。两个传输门同时导通会把两根信号线短接。用译码器保证任何时候只有一个传输门导通。”

两个人又讨论了半个多小时，把移位器的方案定了下来。

吕辰在图纸上画了一个大大的方框，里面写上“桶形移位器(传输门阵列)”，然后在旁边标注：“待细化，预计门数约150。”

画完这一笔，他靠在椅背上，长长地吐了一口气。

窗外，天已经黑透了。路灯的光从窗户照进来，在图纸上投下一片昏黄。

设计区里的人少了一些，有人去食堂吃饭了，有人趴在桌上睡着了。

吕辰站起来，活动了一下僵硬的脖子，走到黑板前，看了一眼进度表。

26颗芯片，逻辑设计全部完成。

电路设计，完成了大约60%。

最复杂的几颗，主控核心、向量运算单元、存储控制器，还在攻坚。

按照这个进度，春节前能完成全部电路设计，开年之后送版图。

他在主控核心那一行后面画了一个半勾，表示进度过半。

然后他走回桌前，坐下来，继续画ALU。

日子一天一天地过。

设计区里的台灯从早亮到晚，从晚亮到早。

图纸越堆越高，铅笔越磨越短，搪瓷缸子里的茶越泡越淡。

有人在讨论中吵了起来，吵完了又坐在一起改图纸。

有人在半夜里忽然想通了一个问题，兴奋得拍桌子，把旁边睡着的人吓一跳。

有人画着画着趴在桌上睡着了，醒来发现图纸上压着一个油条，不知道是谁放的。

吕辰每天早上七点到所里，晚上十一二点回家，中间除了吃饭上厕所，全泡在设计区里。

他画完了ALU，画完了寄存器堆，画完了中断控制器，画完了总线接口。

每一张图纸都要反复检查，每一根线都要确认没有画错。

有时候画到一半发现前面有个地方画错了，又翻回去改，改完了再继续往下画。

腊月20，他画完了主控核心的顶层电路图。

七张A0幅面的硫酸纸，拼在一起，从桌面一直铺到地上。

指令译码器、程序计数器、堆栈指针、ALU、寄存器堆、中断控制器、总线接口，七个模块，每一个模块的边界都用红笔标注，模块之间的连线用蓝笔，电源和地线用黑笔。

他蹲在地上，从头到尾看了一遍，又看了一遍，确认没有遗漏，才站起来，把图纸卷好，放进专用的图纸筒里。

腊月十九，第四小队率先完成了通信模块的3颗芯片。

腊月二十，第五小队完成了电源模块的3颗芯片。

腊月二十一，第二小队、第七小队完成了存储模块的7颗芯片。

腊月二十二，第三小队、第六小队写成了负责输入/输出模块的9颗芯片。

直到腊月二十五，第一小队才完成中央处理模块的4颗芯片。

腊月二十六，所有人开始交叉审核。

每一颗芯片的电路图，至少要经过两个不同小组的人审核。

审核人要在图纸上签字，发现问题要在边角处用红笔标注，设计者确认后再改。

审核的过程比设计还磨人。

每个人都要看别人的图纸，每一根线都要重新走一遍，每一个逻辑都要重新推一遍。

有时候审核的人看不懂设计者的思路，要拉着设计者解释半天。

有时候审核的人发现了设计者没注意到的问题，两个人在图纸前面争论，声音越来越大，引来其他人围观。

腊月二十八，下午四点，黑板进度表上最后一颗芯片后面被画上了勾。

26颗芯片，全部完成。

吕辰看着设计区里那些熬红了眼睛、头发乱糟糟、衣服皱巴巴的人。

“同志们，工业计算机26颗芯片，电路设计，全部完成。”

有人在鼓掌，有人在揉眼睛，有人靠在椅背上长长地吐了一口气。

“散了，回家过年。正月初四，回来画版图。”

众人开始收拾东西。

图纸一卷一卷地装进图纸筒，铅笔一支一支地插回笔筒，搪瓷缸子一个一个地洗干净倒扣在桌上。

吕辰把自己的图纸筒捆好，贴上标签，放进档案柜里，锁好。然后拿起帆布包，正准备招呼诸葛彪一起走。

设计室的门被推开了。

宋颜教授走了进来，身后跟着周主任和两个不认识的人。

那两个人穿着军装，肩上扛着的星星在日光灯下闪着光。

他们的表情很严肃，但嘴角微微翘着，像是在憋着什么好消息。

“都先别走。”宋颜拍了拍手，声音在安静下来的设计区里格外清晰，“所有人，到会议室集合。”

正在收拾东西的人停下来，面面相觑。

“怎么了？出什么事了？”有人小声问。

“不知道，宋教授脸色不太好？”

“不像是不好，倒像是有什么大事。”

吕辰放下帆布包，看了诸葛彪一眼。

诸葛彪把烟从嘴里拿下来，弹了弹烟灰，也是一脸茫然。

“走吧，去看看。”钱兰抱着笔记本站起来，率先往会议室走。

众人跟着她，穿过走廊，来到第三会议室。

会议室不大，平时能坐四五十个人。

长条桌摆成回字形，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。

那两个穿军装的人站在主席台旁边，低声说着什么。

周主任站在他们旁边，手里拿着一个文件夹，表情郑重。

宋颜教授在主位坐下，朝门口招了招手。

“进来，坐，都坐。”

人陆续进来，吕辰、钱兰、诸葛彪、曾祺，集成电路实验室第八组30人，以及12名新人，一共46个，把会议室坐得满满当当。

吕辰看了一眼主席台上那两个穿军装的人。

他认出了其中一个，总装后勤部的李处长，在一次车载微光夜试仪试车的时候见过。

人齐了。

周主任站起来，走到主席台前，清了清嗓子。

“同志们，今天耽误大家一会儿。”

会议室里安静下来，只有暖气管道里偶尔传来的嘶嘶声。

“我宣布一件事，经总装备部批准，键合机项目技术攻关奖，今天正式颁发。”

会议室里安静了一瞬。

然后，嗡嗡声起来了。

有人在小声议论，有人在笑，有人使劲拍了一下旁边人的肩膀。

大张海手里的铅笔掉在桌上，弹了一下，滚到地上，他没去捡，眼睛瞪得溜圆。

“键合机项目，从立项到定型，历时一年多。”周主任的声音提高了一些，“在座的46位同志，参与了五颗专用芯片的逻辑设计、电路设计、版图绘制、流片测试。总装领导说了，这是中国自己的键合机，从芯片到运动平台到光学系统，全部国产化。这是一个里程碑。”

他看着台下，目光从每一张脸上扫过。

“为了表彰大家的贡献，总装核发了技术攻关奖。奖牌一块，证书一本，奖金100元。所有人都有。”

会议室里彻底炸了，总装的技术攻关奖，这可是最硬的荣誉，也是最硬的护身符，它代表的是绝对可靠、绝对贡献……

“安静，安静。”周主任抬起手，往下压了压，“下面，请总装李处长为大家颁奖。”

李处长走到主席台前，从文件夹里抽出一张纸，念了起来。

“关于表彰键合机项目技术攻关先进个人的决定。各有关单位：在键合机项目研发过程中，6305厂团队、长春光机厂团队、红星工业研究所团队……

……在芯片设计过程中，红星工业研究所集成电路实验室团队发扬自力更生、艰苦奋斗的精神，攻克了五颗专用芯片的设计、制造、测试等一系列技术难题，为键合机项目成功定型做出了重要贡献。经研究决定，对以下同志予以表彰……

他念了一个名字，停顿了一下。

“吕辰。”

吕辰站起来，走到主席台前。

李处长从桌上拿起一块奖牌，双手递给他。

奖牌是铜质的，比巴掌大一圈，正面刻着“技术攻关奖”几个字，下面是一行小字“总装备部核发”。

背面刻着键合机的轮廓和日期“1968.10”。

吕辰双手接过奖牌，退后一步，站直了身子。

李处长又拿起一本证书，红色封皮，烫金大字，递过来。

“吕辰同志，感谢你为国防科技事业做出的贡献。”

吕辰接过证书，点了点头：“谢谢组织。”

然后是牛皮纸信封，鼓鼓囊囊的，上面盖着“总装后勤部”的红章。

他接过来，鞠了一躬，转身走回座位。

“钱兰。”

钱兰站起来，腰板挺得笔直，走到主席台前。

李处长递过奖牌、证书、信封，说了同样的话。

钱兰双手接过，退后一步，鞠躬，转身。

她的步子很稳，仅仅在接过信封的时候，手指微微抖了一下。

“诸葛彪。”

诸葛彪把烟别在耳朵上，大步走到前面。

他接过奖牌，翻过来看了一眼，露出一口白牙。

“李处长，这奖牌是铜的还是铁的？”

台下哄堂大笑。

李处长也笑了：“铜的，纯铜，上海造币厂做的。”

又是一阵笑声。

“曾祺。”

曾祺走到前面，他接过奖牌和证书，动作很轻，像是在捧一件易碎的东西。

他把证书翻开看了一眼，又合上，夹在腋下，然后深深鞠了一躬。

“谢谢组织。”

李处长一个一个地念名字，46个人，一个一个地上台领奖。

有人激动得眼眶发红，有人笑得合不拢嘴，有人接过信封的时候手都在抖。

大张海上台的时候，脚下一绊，差点摔了，扶着桌子站稳，红着脸接过奖牌，小声说了一句“谢谢”，然后飞快地跑回座位。

小张海上台的时候，腰板挺得笔直，每一步都走得很正，像在踢正步。

他接过奖牌，翻过来看了很久，然后抬起头，看着李处长，声音有些发颤：“李处长，这个奖，我能挂家里吗？”

李处长拍了拍他的肩膀：“当然可以，想挂哪里挂哪里！”

最后一个人领完奖，李处长退后一步，看着台下。

“同志们，键合机已经批量生产。你们设计的五颗芯片，将装在每一台出厂的键合机里，成为国防工业的一部分。”

他顿了顿，声音提高了一些。

“我代表总装，谢谢大家。”

他敬了一个军礼。

台下，46个人，齐刷刷地站起来。

有人鼓掌，有人敬礼，有人只是站着，手里攥着奖牌，眼眶通红。

看着这些一起熬了无数个夜的人，这些在图纸前面吵得面红耳赤的人，这些在实验台前一蹲就是几个小时的人。

现在，国家用这些奖牌、这些证书、这些信封，给了那些日日夜夜的回应。

吕辰觉得好心酸，堵得说不出话来。