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

　　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，希望我能幫助計算所的CPU做物理設(shè)計，當時我有要事沒有去，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，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、投片費、人工費、返工費。這個經(jīng)費要差一個數(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，對計算所有著深厚的感情，曾經(jīng)苦苦掙扎，想為計算所的計算機出力，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”。他說：“熱烈歡迎”!于是22日，我就在微電子所實驗室說：新項目還在申請，我準備抽這段時間到計算所參加CPU物理設(shè)計，誰愿去?當時楊旭、陳守順、蔣見花、左紅軍馬上響應(yīng)。在23號一大早，我們五人就進了龍芯實驗室，開始上機熟悉環(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六年之久的真誠合作。系統(tǒng)設(shè)計與物理設(shè)計無縫地結(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)計時間這樣短，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，每一周，我都要召開會議，要每一個人匯報自己做過的工作，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、鐘石強參加了進來，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負責亞洲區(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，而且還獨立找到了質(zhì)量又好，耗時又短的修復(fù)信號完整性方法，獲得了一項批準的發(fā)明專利。在這一段合作的時間中，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，我感覺到一個激情燃燒的156時期又來到了。因此下決心一定要把CPU的物理設(shè)計做成功。也就在這個時候，胡老師做了一個果斷的布置，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)計的物理設(shè)計要投片。全體后端設(shè)計人員立刻緊張了。我回想起做757千萬次計算機時，每一個元器件都有備份，以防萬一。于是和胡老師商量，要做兩個芯片，1B為確保的，以打通全部流程為目標，時序與面積不太苛求;另一個1C為力爭的，對時序要嚴，面積要小，1B由我?guī)В?C由胡老師帶，并計劃先加工1C，再加工1B，但臨近流片時，一天一個沖擊波，若有心臟病者，肯定要趴下，尤其當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，一個人操作，一個人旁邊檢查是否改錯，并調(diào)整先流1B，再流1C。同時胡老師莊嚴而凝重的說：“這是一個歷史時刻……”后，在場的人一個個疲勞得面色蒼白，只有眼睛充滿血絲，嘴唇還有一點點紅色的情況下，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?這與當年奮戰(zhàn)156的情景何其相似!就在我陷于沉思時，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”，胡老師立刻下達命令：“你馬上去處理，這兒我管”!我跑過去一看，情況屬實，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，一點一點把電源地補齊了，1B順利地交出了。

　　在經(jīng)歷千難萬險的修正后，1C終于在第二天凌晨3點左右結(jié)束設(shè)計了，在胡老師的房間，我說：就這樣了，已盡力了!但此時此刻已錯過了TSMC最后上交的tapeout的時間，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點的飛機飛上海，9點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一個錯誤：PLLCUTCELL中少加了一個金屬條，會造成ESD的問題，在通知所里改錯時，突然又傳來了一個令人振奮的消息：有一個用戶因時間問題未能完成設(shè)計，空出了一個MPW的位置，于是1C進線了，真是天道酬勤，上天不負有心人!

　　隨后的日子，與胡老師一樣，老做噩夢，這有錯，那有錯，醒來上機一查又沒有錯，心驚肉跳的度日，兩塊芯片都加工，是我堅持的，心中沉甸甸的。如果做不出來，十萬美元啊!如何向計算所交代?接著脖子不能動了，大夫說，今后不要再用電腦了，躺在床上整整一個多月，1C回來時，不敢去看，胡老師一個電話打到家：“成功了”!我頓時心花怒放，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。