微電子50年—新中國半導體事業(yè)的坎坷路

　　激情再次燃燒的日子---參加龍芯物理設計

　　2001年12月左右，夏培肅院士的博士研究生林琦給我電話(huà)：他與李國杰所長(cháng)要找我，希望我能幫助計算所的CPU做物理設計，當時(shí)我有要事沒(méi)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(huì )議室中，唐介紹了情況，讓我參觀(guān)了他們研制成功的用FPGA燒成的CPU芯片，并提出了要求。我說(shuō)，請讓我考慮三天。會(huì )下，我問(wèn)韓承德老師：你們有多少經(jīng)費，回答是全室200萬(wàn)，但要留100萬(wàn)培養研究生，頂多只能拿100萬(wàn)做CPU。我心中一震，軟件費、投片費、人工費、返工費。這個(gè)經(jīng)費要差一個(gè)數量級啊!因此，不敢接，只怕半途而廢，不了了之。然而，我內心深處，對計算所有著(zhù)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(kāi)，如今……

　　到了2002年1月21日，我敲開(kāi)了唐志敏老師辦公室的門(mén)，開(kāi)口就說(shuō)：“我來(lái)和你們干CPU物理設計”。他說(shuō)：“熱烈歡迎”!于是22日，我就在微電子所實(shí)驗室說(shuō)：新項目還在申請，我準備抽這段時(shí)間到計算所參加CPU物理設計，誰(shuí)愿去?當時(shí)楊旭、陳守順、蔣見(jiàn)花、左紅軍馬上響應。在23號一大早，我們五人就進(jìn)了龍芯實(shí)驗室，開(kāi)始上機熟悉環(huán)境了。第一次和胡偉武老師見(jiàn)面。他說(shuō)：“我要讓全中國人都會(huì )設計CPU”!我心一震，深深地被感動(dòng)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(kāi)始了我們之間長(cháng)達六年之久的真誠合作。系統設計與物理設計無(wú)縫地結合了。真正的心往一處想，勁往一處使。

　　對于從未做過(guò)0.18μ工藝規范的人來(lái)說(shuō)，設計時(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(kāi)會(huì )議，要每一個(gè)人匯報自己做過(guò)的工作，而且請胡老師到會(huì )指導。(大約2-3月份，胡老師又派了范寶峽、鐘石強參加了進(jìn)來(lái)，后來(lái)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果指出：幾乎一半以上的線(xiàn)網(wǎng)均有問(wèn)題。我不敢告訴大家，怕影響信心。迫于無(wú)奈，找到了Cadence負責亞洲區的外國專(zhuān)家咨詢(xún)，他說(shuō)：Cadence工具對信號完整性的分析太悲觀(guān)，不能用，要用CeltIC。天呀!為什么不早說(shuō)?害得我們好苦。此關(guān)一過(guò)，不僅掌握了方法，而且還獨立找到了質(zhì)量又好，耗時(shí)又短的修復信號完整性方法，獲得了一項批準的發(fā)明專(zhuān)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著(zhù)追求深深的感染著(zhù)我，這里沒(méi)有無(wú)聊的紛爭，而是一顆顆炙熱的心，要把龍芯做出來(lái)，我感覺(jué)到一個(gè)激情燃燒的156時(shí)期又來(lái)到了。因此下決心一定要把CPU的物理設計做成功。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計的物理設計要投片。全體后端設計人員立刻緊張了。我回想起做757千萬(wàn)次計算機時(shí)，每一個(gè)元器件都有備份，以防萬(wàn)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，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，面積要小，1B由我帶，1C由胡老師帶，并計劃先加工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1C在tapeout的前一天，測試同志發(fā)現，掃描鏈沒(méi)有接出來(lái)，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，并調整先流1B，再流1C。同時(shí)胡老師莊嚴而凝重的說(shuō)：“這是一個(gè)歷史時(shí)刻……”后，在場(chǎng)的人一個(gè)個(gè)疲勞得面色蒼白，只有眼睛充滿(mǎn)血絲，嘴唇還有一點(diǎn)點(diǎn)紅色的情況下，依然抖擻精神開(kāi)始戰斗，我心中立刻有一種悲壯感。這不就是沒(méi)有硝煙的戰場(chǎng)嗎?這與當年奮戰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(méi)有聯(lián)出來(lái)”，胡老師立刻下達命令：“你馬上去處理，這兒我管”!我跑過(guò)去一看，情況屬實(shí)，大量布線(xiàn)占滿(mǎn)了一塊SRAM的電源地線(xiàn)上面，怎么辦?急中生智，我把屏幕盡量做大，在布線(xiàn)中露出了縫隙，可以容納局部的Via孔通過(guò)，一點(diǎn)一點(diǎn)把電源地補齊了，1B順利地交出了。

　　在經(jīng)歷千難萬(wàn)險的修正后，1C終于在第二天凌晨3點(diǎn)左右結束設計了，在胡老師的房間，我說(shuō)：就這樣了，已盡力了!但此時(shí)此刻已錯過(guò)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(guò)去我曾在TSMC流過(guò)兩個(gè)芯片，都是通過(guò)上海賴(lài)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)的飛機飛上海，9點(diǎn)在大雨中找到賴(lài)先生，他為我們的精神所感動(dòng)，竭力去爭取，從電話(huà)中傳來(lái)對方聲音：“我們這里人仰馬翻了”!眼看無(wú)希望了，通過(guò)閱讀賴(lài)作琪先生的文檔又發(fā)現1C一個(gè)錯誤：PLLCUTCELL中少加了一個(gè)金屬條，會(huì )造成ESD的問(wèn)題，在通知所里改錯時(shí)，突然又傳來(lái)了一個(gè)令人振奮的消息：有一個(gè)用戶(hù)因時(shí)間問(wèn)題未能完成設計，空出了一個(gè)MPW的位置，于是1C進(jìn)線(xiàn)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(mèng)，這有錯，那有錯，醒來(lái)上機一查又沒(méi)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(lái)，十萬(wàn)美元啊!如何向計算所交代?接著(zhù)脖子不能動(dòng)了，大夫說(shuō)，今后不要再用電腦了，躺在床上整整一個(gè)多月，1C回來(lái)時(shí)，不敢去看，胡老師一個(gè)電話(huà)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(zhù)1B也成功了。