微電子50年—新中國半導(dǎo)體事業(yè)的坎坷路

　　激情再次燃燒的日子---參加龍芯物理設(shè)計(jì)

　　2001年12月左右，夏培肅院士的博士研究生林琦給我電話：他與李國杰所長要找我，希望我能幫助計(jì)算所的CPU做物理設(shè)計(jì)，當(dāng)時(shí)我有要事沒有去，第二天由他帶我去找了唐志敏老師。一群年青人坐在一個(gè)大會議室中，唐介紹了情況，讓我參觀了他們研制成功的用FPGA燒成的CPU芯片，并提出了要求。我說，請讓我考慮三天。會下，我問韓承德老師：你們有多少經(jīng)費(fèi)，回答是全室200萬，但要留100萬培養(yǎng)研究生，頂多只能拿100萬做CPU。我心中一震，軟件費(fèi)、投片費(fèi)、人工費(fèi)、返工費(fèi)。這個(gè)經(jīng)費(fèi)要差一個(gè)數(shù)量級啊!因此，不敢接，只怕半途而廢，不了了之。然而，我內(nèi)心深處，對計(jì)算所有著深厚的感情，曾經(jīng)苦苦掙扎，想為計(jì)算所的計(jì)算機(jī)出力，而環(huán)境卻使我不得不離開，如今……

　　到了2002年1月21日，我敲開了唐志敏老師辦公室的門，開口就說：“我來和你們干CPU物理設(shè)計(jì)”。他說：“熱烈歡迎”!于是22日，我就在微電子所實(shí)驗(yàn)室說：新項(xiàng)目還在申請，我準(zhǔn)備抽這段時(shí)間到計(jì)算所參加CPU物理設(shè)計(jì)，誰愿去?當(dāng)時(shí)楊旭、陳守順、蔣見花、左紅軍馬上響應(yīng)。在23號一大早，我們五人就進(jìn)了龍芯實(shí)驗(yàn)室，開始上機(jī)熟悉環(huán)境了。第一次和胡偉武老師見面。他說：“我要讓全中國人都會設(shè)計(jì)CPU”!我心一震，深深地被感動了!為中國人民服務(wù)，這是一生的追求!真是心有靈犀一點(diǎn)通，我們共同的理想一下子溶在一起了。開始了我們之間長達(dá)六年之久的真誠合作。系統(tǒng)設(shè)計(jì)與物理設(shè)計(jì)無縫地結(jié)合了。真正的心往一處想，勁往一處使。

　　對于從未做過0.18μ工藝規(guī)范的人來說，設(shè)計(jì)時(shí)間這樣短，要看的資料這樣多，信號完整性又是全新的概念，真是心有余而力不足了。那時(shí)，每一周，我都要召開會議，要每一個(gè)人匯報(bào)自己做過的工作，而且請胡老師到會指導(dǎo)。(大約2-3月份，胡老師又派了范寶峽、鐘石強(qiáng)參加了進(jìn)來，后來還有趙繼業(yè)、李文等)。由于用Cadence信號完整性的仿真軟件仿真后的結(jié)果指出：幾乎一半以上的線網(wǎng)均有問題。我不敢告訴大家，怕影響信心。迫于無奈，找到了Cadence負(fù)責(zé)亞洲區(qū)的外國專家咨詢，他說：Cadence工具對信號完整性的分析太悲觀，不能用，要用CeltIC。天呀!為什么不早說?害得我們好苦。此關(guān)一過，不僅掌握了方法，而且還獨(dú)立找到了質(zhì)量又好，耗時(shí)又短的修復(fù)信號完整性方法，獲得了一項(xiàng)批準(zhǔn)的發(fā)明專利。在這一段合作的時(shí)間中，龍芯課題組的全體年青人，尤其是胡老師那種對崇高理想的執(zhí)著追求深深的感染著我，這里沒有無聊的紛爭，而是一顆顆炙熱的心，要把龍芯做出來，我感覺到一個(gè)激情燃燒的156時(shí)期又來到了。因此下決心一定要把CPU的物理設(shè)計(jì)做成功。也就在這個(gè)時(shí)候，胡老師做了一個(gè)果斷的布置，要我在前面搭橋鋪路，大家緊緊跟上，而且決定我們自己設(shè)計(jì)的物理設(shè)計(jì)要投片。全體后端設(shè)計(jì)人員立刻緊張了。我回想起做757千萬次計(jì)算機(jī)時(shí)，每一個(gè)元器件都有備份，以防萬一。于是和胡老師商量，要做兩個(gè)芯片，1B為確保的，以打通全部流程為目標(biāo)，時(shí)序與面積不太苛求;另一個(gè)1C為力爭的，對時(shí)序要嚴(yán)，面積要小，1B由我?guī)В?C由胡老師帶，并計(jì)劃先加工1C，再加工1B，但臨近流片時(shí)，一天一個(gè)沖擊波，若有心臟病者，肯定要趴下，尤其當(dāng)1C在tapeout的前一天，測試同志發(fā)現(xiàn)，掃描鏈沒有接出來，胡老師迅速決策：人工修改。兩人一組，一個(gè)人操作，一個(gè)人旁邊檢查是否改錯，并調(diào)整先流1B，再流1C。同時(shí)胡老師莊嚴(yán)而凝重的說：“這是一個(gè)歷史時(shí)刻……”后，在場的人一個(gè)個(gè)疲勞得面色蒼白，只有眼睛充滿血絲，嘴唇還有一點(diǎn)點(diǎn)紅色的情況下，依然抖擻精神開始戰(zhàn)斗，我心中立刻有一種悲壯感。這不就是沒有硝煙的戰(zhàn)場嗎?這與當(dāng)年奮戰(zhàn)156的情景何其相似!就在我陷于沉思時(shí)，左紅軍神色慌張的找我：“黃老師，1B有一塊SRAM的電源地也沒有聯(lián)出來”，胡老師立刻下達(dá)命令：“你馬上去處理，這兒我管”!我跑過去一看，情況屬實(shí)，大量布線占滿了一塊SRAM的電源地線上面，怎么辦?急中生智，我把屏幕盡量做大，在布線中露出了縫隙，可以容納局部的Via孔通過，一點(diǎn)一點(diǎn)把電源地補(bǔ)齊了，1B順利地交出了。

　　在經(jīng)歷千難萬險(xiǎn)的修正后，1C終于在第二天凌晨3點(diǎn)左右結(jié)束設(shè)計(jì)了，在胡老師的房間，我說：就這樣了，已盡力了!但此時(shí)此刻已錯過了TSMC最后上交的tapeout的時(shí)間，要怎樣才能爭取1C與1B同步加工?突然想到過去我曾在TSMC流過兩個(gè)芯片，都是通過上海賴作琪先生聯(lián)系的，何不找他再幫忙?胡老師馬上拍板，要我乘7點(diǎn)的飛機(jī)飛上海，9點(diǎn)在大雨中找到賴先生，他為我們的精神所感動，竭力去爭取，從電話中傳來對方聲音：“我們這里人仰馬翻了”!眼看無希望了，通過閱讀賴作琪先生的文檔又發(fā)現(xiàn)1C一個(gè)錯誤：PLLCUTCELL中少加了一個(gè)金屬條，會造成ESD的問題，在通知所里改錯時(shí)，突然又傳來了一個(gè)令人振奮的消息：有一個(gè)用戶因時(shí)間問題未能完成設(shè)計(jì)，空出了一個(gè)MPW的位置，于是1C進(jìn)線了，真是天道酬勤，上天不負(fù)有心人!

　　隨后的日子，與胡老師一樣，老做噩夢，這有錯，那有錯，醒來上機(jī)一查又沒有錯，心驚肉跳的度日，兩塊芯片都加工，是我堅(jiān)持的，心中沉甸甸的。如果做不出來，十萬美元啊!如何向計(jì)算所交代?接著脖子不能動了，大夫說，今后不要再用電腦了，躺在床上整整一個(gè)多月，1C回來時(shí)，不敢去看，胡老師一個(gè)電話打到家：“成功了”!我頓時(shí)心花怒放，不知怎的，脖子也不疼了，我完全沉浸在幸福之中，緊接著1B也成功了。