十二月三十日凌晨三点,“华夏芯”洁净车间。
温知秋趴在电子显微镜的观察窗前,右眼紧贴目镜,左手精细地调整着焦距旋钮。显微镜下的芯片表面像一片微缩的星河,晶体管阵列如城市网格般整齐排列,但在某个角落,一道肉眼几乎不可见的划痕像闪电劈开了这片秩序。
“找到了。”她的声音沙哑得像砂纸摩擦,“第七区,坐标x-347,y-218,一道零点三微米的划痕。这就是导致电路短路的原因。”
身后的技术员小王迅速记录,脸色难看:“又是硅片运输机械臂的问题。温总,这已经是本周第三次了。”
温知秋直起身,揉了揉酸胀的右眼。连续四十八小时在车间里,她的无尘服内衬已经被汗水浸透又干涸了好几次。车间的恒温恒湿系统让室温保持在二十二度,但她依然感觉燥热——那是焦虑和压力在身体里燃烧。
“机械臂的定位精度是多少?”她问。
“设计值是正负零点一微米,但实际运行中,尤其是在连续工作八小时后,误差会累积到零点五微米。”小王调出监控数据,“而且……这台机械臂是国产替代型号,核心伺服电机用的是德瑞克斯的技术,现在被远程锁死了性能模式,只能运行在百分之七十的功率下。”
又是远程锁定。温知秋咬住下唇,尝到了血腥味——她的嘴唇干裂出血了。自从三天前那台光刻机被授权锁定后,生产线上的十七台关键设备陆续出现了类似问题。有些是直接停机,有些是性能降级,像这台机械臂,就像被套上了无形的枷锁。
“温总,要不先休息一下?”小王小心翼翼地说,“您已经……”
“张总工那边有进展吗?”温知秋打断他。
“七〇三所的专家还在调试激光退火设备,据说遇到了热分布不均的问题。”小王看了眼平板电脑上的工作群,“许薇教授团队那边,新型架构的仿真遇到了收敛问题,已经算了二十多个小时还没出结果。”
四面楚歌。温知秋脑海里闪过这个词。设备被锁,工艺不稳,架构遇阻,良品率卡在百分之三十七这个令人绝望的数字上。而德瑞克斯的专利诉讼,还有五天就要开庭。
她走到车间角落的休息区,从自动售货机里买了一罐冰咖啡。铝罐表面的水珠在手中化开,冰冷的感觉让她稍微清醒了些。她靠在墙上,打开手机,凌晨三点十分的工作群里,消息还在滚动:
【工艺一组】:“第七批硅片检测完成,良品率百分之三十八,比上一批提升一个点。划痕问题还是主要缺陷。”
【设备维护】:“三号刻蚀机报警,真空度不稳,疑似密封件老化。备用件库存为零。”
【架构设计】:“‘凤凰’架构的功耗仿真还是爆了,28纳米工艺下,单位面积的功耗比设计目标高百分之四十。许教授说需要重新设计缓存结构。”
每一个消息都像一块石头,垒在她心上。温知秋闭上眼睛,冰咖啡的苦味在口腔里蔓延。她想起两天前林峰对她说的话:“不要想两个月能不能出样片,就想今天要解决的问题。”
可是今天的问题,看起来也解决不了。
手机震动,是许薇打来的视频电话。温知秋接通,屏幕里出现许薇疲惫但依然冷静的脸。她身后是实验室的背景,白板上写满了复杂的公式和架构图。
“温总,还没休息?”许薇问。
“你不也没休息。”温知秋勉强笑了笑,“架构那边怎么样了?”
“遇到麻烦了。”许薇揉着太阳穴,“‘凤凰’架构的理论设计很漂亮,但落到28纳米工艺上,功耗和面积都超标。我和团队算了二十多个小时,所有优化方案都试过了,还是达不到设计目标。”
她调转摄像头,对准白板:“你看这里——我们原本设计的缓存结构是传统的sram,但sram在28纳米下的漏电太严重。如果换成更先进的edram,工艺又支持不了。这就是个死循环。”
温知秋盯着那些公式。她虽然不是架构专家,但作为芯片制造负责人,她知道这个问题的严重性——架构设计决定了芯片的性能上限,如果架构都走不通,后续的制造工艺再精良也没用。
“许教授,有没有可能……”温知秋犹豫着说,“我们不追求通用性?既然先进工艺被卡脖子,那我们就在成熟工艺里找极限。比如,不做通用cpu,做专用加速芯片。专用芯片可以牺牲通用性,换取特定场景下的高性能。”
视频那头沉默了几秒。然后许薇的眼睛亮了:“你是说……asic路线?”
“对。”温知秋越说思路越清晰,“ai推理芯片、图像处理芯片、密码加速芯片……这些专用芯片不需要复杂的通用架构,可以把晶体管资源全部用在刀刃上。而且,专用芯片的软件生态简单,不需要重写整个操作系统。”
许薇快速在白板上写起来:“如果走asic路线,我们可以把‘凤凰’架构简化,去掉不必要的通用计算单元,全部换成专用硬件加速器。这样面积可以缩小百分之三十,功耗能降百分之五十……”
她停下笔,转头看着摄像头:“温总,这个思路可以!但需要重新设计,时间……”
“时间我这边争取。”温知秋打断她,“张总工正在改造生产线,如果你们能在一周内拿出新的架构设计,我可以让工艺组同步适配。”
“一周……”许薇苦笑,“你知道芯片设计周期一般是多长吗?至少三个月。”
“所以才是‘联合攻关’。”温知秋说,“许教授,我没有三个月,你也没有。林省长给我们的是两个月,现在已经过去三天。要么一起闯出一条路,要么一起失败。”
视频那头,许薇看着她,然后缓缓点头:“好。一周,新架构。但我需要七〇三所那边配合,有些工艺参数要提前确定。”
“张总工那边我去沟通。”
挂了电话,温知秋看了眼时间:凌晨三点四十。她走向车间的另一端,那里是七〇三所专家组的工作区。
张克艰总工程师正坐在一台仪器前,戴着老花镜看数据。他今年六十二岁,本该退休的年纪,但此刻精神矍铄,像四十多岁的中年人。听到脚步声,他抬起头。
“温总,还没休息?”张克艰的声音温和而沉稳。
“张总工不也没休息。”温知秋在他旁边坐下,“许教授那边遇到架构问题,可能需要调整工艺方向。”
她把和许薇讨论的思路说了一遍。张克艰静静听着,手指在膝盖上轻轻敲击,这是他的思考习惯。
“专用芯片,asic路线……”张克艰喃喃自语,“这个思路是对的。我们当年搞军工芯片,最早也是从专用芯片起步的。通用cpu的门槛太高,但专用芯片可以绕开很多专利壁垒。”
他站起身,走到旁边的白板前:“温总,你看——如果做ai推理芯片,核心是矩阵乘法和卷积运算。这些运算可以用脉动阵列来实现,而脉动阵列对工艺的要求其实不高,关键是阵列规模和互联结构。”
他在白板上画出一个简单的架构图:“28纳米工艺,晶体管的特征尺寸是够用的。问题在于,如何在这个尺寸下实现高密度互联。传统的光刻工艺,金属线间距太大,限制了阵列规模。”
温知秋盯着白板:“张总工的意思是……”
“我们需要一种新的互连工艺。”张克艰眼睛发亮,“七〇三所去年研发了一种‘硅通孔’技术,可以在芯片内部打垂直通孔,实现多层三维堆叠。这个技术本来是给存储器用的,但如果用在计算芯片上……”
“可以实现超大规模阵列!”温知秋脱口而出。
“对!”张克艰兴奋地搓着手,“而且这个技术完全自主,不依赖任何进口设备。就是……工艺难度很大,良品率可能比平面工艺更低。”
“良品率低可以接受。”温知秋果断说,“专用芯片本来就是小批量、高价值。只要能做出来,良品率百分之十我们都认。”
张克艰看着她,眼神复杂:“温总,你可想好了。这个方案如果失败,可能比现在的处境更糟——既没保住传统芯片的产能,也没做出新型芯片。”
“但如果成功了呢?”温知秋反问,“如果我们用28纳米工艺,做出了相当于14纳米性能的专用芯片,这意味着什么?”
两人对视。车间里的机器嗡鸣声在背景中持续,像时代的心跳。
“这意味着……”张克艰缓缓说,“我们找到了一条完全自主的技术路线。不依赖先进工艺,不依赖进口设备,用华夏自己的智慧,在成熟工艺的极限处,跳出了一支新舞。”
温知秋站起身:“张总工,就这么干。我马上组织工艺组,配合你们的技术方案。许教授那边,新架构一周内出来。我们三线并进——”
她的话被突然响起的警报声打断。车间里的红灯开始闪烁,广播里传来急促的语音:“警告:三号刻蚀机真空度急剧下降,请相关人员立即处置!”