第157章 「夸父「之跃(2/2)
再过半小时,他要去李言的办公室,向这位年轻的董事长汇报,并且请求批准投入至少300万美元,进行「夸父一号「的首次流片。
虞承尧深吸了一口气,合上了文档夹。
上午十点,李言的办公室。
巨大的会议桌上,摆放着三份一模一样的厚重文档。
李言坐在主位,左边是虞承尧,右边是从硅谷回来不久的梁俊伟博士他已经正式加入星辰,担任「夸父计划「的技术顾问。
苏晴坐在角落,抱着笔记本电脑记录。
「虞总,开始吧。「李言说。
虞承尧点点头,打开笔记本电脑,将其连接到墙上的大屏幕。
屏幕上首先出现的,是一张复杂的芯片版图—密密麻麻的彩色几何图形,每一块颜色代表不同的功能模块,每一条线代表一根金属连接或者硅层结构。
这就是「夸父一号「。
在外行眼里,这不过是一堆看不懂的色块。
但在虞承尧这些芯片工程师眼中,这是一件精密到极致的艺术品每一个晶体管的位置、每一根导线的宽度、每一层金属的叠加,都经过了反复优化和权衡。
「李总,这是我们的设计全貌。「虞承尧用雷射笔指着屏幕,「整个芯片分为七个主要功能模块—
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他逐一介绍:「第一,传感器接口模块,负责与CMOIPICSI—2协议,最高带宽1.5Gbps。」
「第二,ADC模块,将传感器输出的仿真信号转换为数字信号,我们设计的是12—bit
流水线型ADC,采样率可达200MHz。」
「第三,图像预处理模块,包括黑电平校正、镜头阴影校正、坏点修复等功能。
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「第四,内核ISP流水线,这是整个芯片最复杂的部分,包括去马赛克算法、色彩矩阵转换、Gamma校正、锐化、降噪等十几个子模块。」
「第五,3A算法引擎,即自动对焦(AF)、自动曝光(AE)、自动白平衡(AWB),这部分采用了可编程的DSP架构,可以灵活调整算法参数。
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「第六,视频编码接口,可以将处理后的图像数据输出给H.264编码器或直接送到显示屏。」
「第七,控制和总线接口,通过标准的AHB总线与主CPU通信,接收控制指令和发送状态信息。」
虞承尧切换到下一页幻灯片,是一张性能对比表。
「我们与目前市面上的主流ISP芯片进行了对标。「他说,「在关键指针上,「夸父一号「的表现如下——」
李言仔细看着屏幕上的数据。
「可以看到,「虞承尧解释道,「我们的性能介于高通和三星之间,明显优于联发科的集成方案。
功耗控制得也还可以,虽然比不上三星那种用最先进位程的高端芯片,但在65nm工艺下已经是不错的水平了。
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「最关键的是,「他的语气变得更加坚定,「这是完全自主设计的。每一行RTL代码、每一个IP模块,都是我们团队写的或者购买了永久授权的。我们对这颗芯片的每一个晶体管都有完全的掌控权。
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李言点了点头,「继续。
心虞承尧切换到下一部分风险评估。
「根据我们的仿真和评审,目前存在以下几个主要风险点—
」
「第一,功耗。虽然仿真结果显示平均功耗在180mW左右,但实际流片后,由于工艺偏差和寄生参数的影响,可能会增加10—20%。如果超过220mW,在手机应用中就会有发热问题。」
「第二,时序。我们设计的工作频率是200MHz,根据静态时序分析(STA),在typicalcorner下有10%的余量。但在worstcorner下,余量只有3%,如果代工厂的工艺偏差偏向最坏情况,可能会出现时序违例,导致芯片无法正常工作。」
「第三,ADC的线性度。这是仿真电路,对工艺波动非常敏感。我们做了大量的蒙特卡洛仿真,但实际情况可能还是会有偏差。
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「第四,良率。第一次流片,由于设计经验不足,可能会有一些工艺规则(DRC)或者版图寄生效应的问题没有被完全识别,导致良率偏低。
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虞承尧顿了顿,看着李言。
「综合评估,我认为首次流片的成功率在40—50%之间。这里的「成功「,指的是至少有一半以上的功能能够正常工作,性能达到设计目标的80%以上。
,会议室里安静了几秒。
梁俊伟接过话头,「李总,我补充一点。
他推了推眼镜,「虞总的评估已经很客观了。但我想强调的是,40—50%的首次成功率,对一个全新的团队、全新的设计来说,已经是很乐观的预期。」
「业内有个说法,叫「芯片墓地「。「梁俊伟苦笑了一下,「很多初创公司,第一次流片失败,第二次又失败,钱烧光了,团队散了,项目就夭折了。所以在硅谷,VC投资芯片公司都非常谨慎。」
「我的建议是,「他看着李言,「我们要做好失败的心理准备。即使这次流片完全失败,硅片回来一点都不能用,也不要气馁。把问题找出来,在下一版设计中修正,这是芯片行业的常态。」
李言听完,靠在椅背上,手指轻轻敲击着扶手。
办公室里只有空调送风的轻微声音。
良久,他开口。
「两位博士,我问几个问题。」
「您说。「虞承尧和梁俊伟同时回答。
「第一,如果这次流片失败,我们能从中学到什么?
」
「很多。「虞承尧立刻回答,「失败的芯片也是有价值的。我们可以通过测试,知道哪些模块工作正常,哪些有问题。可以用电子显微镜分析版图,看是否有工艺缺陷。可以用探针台逐级测试信号,定位故障点。这些信息,对下一版设计至关重要。」
「第二,如果我们不流片,继续做仿真,能不能把成功率提高到70%、80%?
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虞承尧摇了摇头,「不能。仿真永远无法100%还原真实硅片的行为。有些问题,只有流片后才能发现。如果一直不流片,就永远停留在纸面上,永远不知道设计到底行不行。」
「第三,这次流片需要多少钱?多长时间?
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「采用T工艺,多项目晶圆流片,费用约300万美元。
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虞承尧说,「从提交设计到硅片返回,大概需要10—12周。如果加上前期的最终验证和后期的测试,整个周期大约4个月。」
李言又问,「如果失败了,下一次流片最快什么时候?
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「如果只是小修小补,3个月后可以再次流片。如果需要大改,可能要半年。
,「明白了。「李言站起身,走到落地窗前,看着窗外深圳湾的景色。
外面阳光明媚,海面波光粼粼。
远处香港的高楼在薄雾中若隐若现。
他转过身,自光坚定。
「批准流片。」
「就按虞总的方案,找台积电,300万美元,我们出得起。
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「即使失败,也要把经验和教训带回来。「他的语气没有任何犹豫,「这笔学费,我们交得起,也必须交。芯片这条路,本来就是要交学费的。交了才能学会,学会了才能走得更远。」
「另外,「李言继续说,「既然首次成功率不高,我们要做好PIanB。虞总,你们在等待硅片返回的这段时间,不要闲着,开始第二版的设计。把这次设计中的不确定因素,在第二版中加以改进。这样即使第一次失败,我们也能快速叠代。」
「明白!「虞承尧眼中闪过激动的光芒。
「梁博士,「李言又看向梁俊伟,「你在InteI做了这么多年,肯定认识TC那边的人。这次流片,麻烦你去协调一下,争取最快的周期和最好的工艺支持。
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「没问题。「梁俊伟点头,「我跟TC的几个技术总监都是老朋友,我会亲自去台湾跟进这个项目。
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「很好。「李言回到座位上,拿起桌上的笔,在文档最后一页签下了自己的名字。
「「夸父计划「第一阶段,正式启动。」
接下来的一周,整个「夸父「团队进入了最紧张的冲刺阶段。
虽然设计已经基本完成,但在提交流片之前,还有大量的验证工作要做。
DRC(设计规则检查)—确保版图符合代工厂的所有工艺规则,没有任何违规。
LVS(版图与电路图一致性检查)确保最终的版图与电路图完全一致,没有漏连、短路或元器件参数错误。
ERC(电学规则检查)一检查是否有悬空节点、过大的电流密度等电学问题。
天线效应检查防止制造过程中等离子体刻蚀对栅极氧化层的损伤。
时序收敛反复叠代,确保在所有工艺角下,时序都满足要求。
功耗分析—对各个模块在不同工作模式下的功耗进行详细评估。
每一项检查,都要运行几个小时甚至几天,生成数GB甚至数TB的日志文档。
工程师们需要从这些海量的日志中,找出每一个warning和error,分析原因,修正设计,然后重新检查。
「又发现17个DRC违规!「一个工程师盯着屏幕,有些抓狂,「都是金属间距不足,得手动调整版图。」
「我这边LVS报告显示,ADC模块有3个netmiatch!「另一个工程师喊道。
「时序又没收敛!关键路径还差200ps!
」
「ESD保护电路的面积超了,得重新设计...
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整个办公区充斥着这样的对话。
虞承尧在各个工位之间穿梭,解决各种技术问题,协调资源,鼓舞士气。
他已经连续三天没有回家了,就睡在办公室的行军床上,每天只睡四五个小时。
眼睛布满了血丝,下巴上长满了胡茬,但眼神却异常亢奋。
「别急,慢慢来。「他拍了拍那个为DRC违规烦恼的工程师的肩膀,「版图调整是个细致活,急不得。我来帮你看看。」
他俯下身,叮着屏幕上那些密密麻麻的彩色方块,手指在键盘上飞快地敲击着。
十分钟后,「搞定了。你看,这几根线改个走向,间距就够了。不过要注意,改完之后要重新跑一次寄生参数提取,确保对时序没有影响。
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「谢谢虞总!
」
凌晨两点,办公室里还有十几个人在工作。
虞承尧泡了一大壶浓茶,给每个人倒了一杯。
「兄弟们,再坚持一下。「他端起茶杯,「等这次流片成功了,我请大家去马尔代夫度假!
」
「虞总,你都说了三次了!「有人开玩笑道。
「那就三次!「虞承尧笑了,「每次成功就去一次!
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笑声在办公室里回荡,疲惫似乎也被冲淡了一些。
周六,晚上十点。
最后一项检查终于通过了。
所有的DRC、LVS、ERC,零错误,零警告。
时序在所有工艺角下都有至少5%的余量。
功耗分析显示,平均功耗185mW,峰值功耗230mW,都在可接受范围内。
「可以提交了!「虞承尧看着屏幕上那行绿色的「PASS「,长长地舒了一口气。
他拿起内线电话,拨通了李言的号码。
「李总,我们准备好了。」
电话那头,李言正在家里,刚洗完澡,穿着睡袍,手里拿着一杯红酒。
「好,提交吧。「他说,「辛苦了,让兄弟们回去好好休息。
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「是!」
挂断电话,虞承尧站起身,环顾办公室。
所有人都看着他。
「兄弟们,「他的声音有些哽咽,「咱们的「夸父一号「,今晚,要飞向台湾了。」
掌声响起,然后是欢呼声。
有人打开了偷偷藏在柜子里的香槟,「砰「的一声,白色的泡沫喷洒出来。
虞承尧接过别人递来的塑料杯,里面装满了香槟。
「敬「夸父「!
」
「敬「夸父「!」
所有人举起杯子,一饮而尽。
那一夜,这个团队释放了三个月来所有的压力和疲惫。
而与此同时,在办公室的服务器机房里,一台专用的加密传输设备正在工作。
一个体积达到15GB的GDSII格式文档,经过AES—256加密后,通过专线网络,一点一点地传输到台湾新竹的台积电数据中心。
传输过程持续了近两个小时。
当进度条最终走到100%,屏幕上显示「Tranplete「时,虞承尧才真正放下心来。
「夸父一号「,正式开始了它从图纸到硅片的转变。
接下来的两周,是焦急的等待。
虽然团队已经开始了第二版设计的前期规划,但每个人的心思,其实都在第一版的流片上。
代工厂那边,会经历以下流程:
接收数据,进行Format检查(1—2天)
制作光罩(Maaking,7—10天)
晶圆制造(WaferFabrication,30—40天)
晶圆测试(WaferTest,3—5天)
封装(Packaging,5—7天)
最终测试(FinalTest,2—3天)
运回深圳(2—3天)
整个流程,预计需要60—70天,也就是大约十周。
在这十周里,「夸父「团队能做的,就是等待,然后为测试做准备。
他们设计了详细的测试方案—一从最基础的电源电压、工作频率测试,到各个功能模块的逐一验证,再到整体性能评估,列了上百个测试项目。
还定制了专用的测试板,采购了高精度的示波器、逻辑分析仪、功耗分析仪等设备。
但等待的过程,依然煎熬。
虞承尧每天早上第一件事,就是检查邮箱,看台积电那边有没有发来最新的进展报告。
直到这天,他收到了一封邮件,标题是「Mapleted「。
光罩制作完成,这是第一个好消息至少说明版图数据没有问题,可以顺利制作成光罩。
9月20日,又一封邮件:「WaferFabricationStarted「。
晶圆开始投产了。
虞承尧把这个消息告诉团队,大家都很兴奋。
「再等一个月,咱们的芯片就出来了!「有人说。
「希望一次点亮!
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「一定能成功!」
但虞承尧心里清楚,真正的考验,还在后面。
晶圆能够顺利制造出来,只是第一步。
芯片能不能正常工作,性能能否达标,只有测试后才知道。
而这段等待的时间,对李言来说,却是安排另一件事情的好机会。
他需要离开一段时间,去欧洲。