钱兰吸了一口冷气：“那不是把芯片毁了？”
“反正已经击穿了，留着也没用。”吕辰说，“与其扔掉，不如看看里面到底发生了什么。”
诸葛彪点点头：“有道理。找到那个击穿点，就能知道是工艺问题还是设计问题。”
他顿了顿，又说：“但咱们这儿没有发烟硝酸，也没有层剥的设备。要做这个，得去真空所。”
“对。”吕辰点头，“正好利用他们的扫描电镜验证机，虽然分辨率还不够高，但看击穿点应该够了。而且他们有化学腐蚀的设备，专门做材料分析的。”
说做就做，三人把芯片装回箱子。
一路顶风冒雪，两个小时后，来到了真空所。
报过门卫登记，顾赟把三人带到电镜实验室，文昭南教授听说三人的来意，立即让刘建军和李敏华开始准备。
不一会儿，刘建军端着一个棕色的玻璃瓶过来，发烟硝酸就装在瓶里，瓶口冒着淡淡的黄烟。
李敏华戴上橡胶手套，按照吕辰的要求，把一块击穿的芯片放进一个特制的烧杯里，倒上发烟硝酸。
烧杯
硝酸沸腾起来，冒着黄色的烟雾，刺鼻的气味弥漫在整个房间里。
十几分钟后，黑色的环氧树脂封装开始软化，脱落，露出里面银灰色的晶圆。
她用镊子把晶圆夹出来，放在电镜的物镜台下。
文昭南教授亲自操作，电子枪启动，一番调试后。
“成了！”
吕辰三人凑过去观看。
“有坑。”
显微镜下，晶圆表面确实有一个微小的熔坑，像被雷劈过的小坑，周围还有一圈烧焦的痕迹。
“坐标。”钱兰掏出一张版图。
诸葛彪用刻度尺，读出熔坑的坐标。
钱兰在版图上找到那个位置。
“是晶体管的栅氧化层。”她说。
三个人对视一眼。
又是集中在同一个区域。
李敏华又煮了几块击穿的芯片。
结果都一样，熔坑都在栅氧化层上，位置略有差异，但都在晶体管区域。
“不是测试问题。”他说，“如果是静电打坏的，熔坑应该随机分布，不会都集中在栅氧化层。”
钱兰点点头：“也不是工艺问题？如果是工艺问题，那应该是随机缺陷，不会每一块都打在栅氧化层上。”
吕辰想了想：“那就是设计问题。那个区域的晶体管，尺寸太小了。”
他指着版图上的某个位置：“你看，这里的晶体管，栅长和栅宽都是设计规则允许的最小值。如果工艺有波动，实际做出来的晶体管比设计的还小，电场强度就会增大，超过材料的击穿阈值。”
诸葛彪点点头：“有道理。栅氧化层就那么薄，电压一高，就打穿了。”
“得改版图。”钱兰在笔记本上记下来，“加大晶体管的尺寸，留出足够的余量。”
吕辰看着那几块煮开的芯片，心里有些沉重。
击穿，意味着材料被破坏，意味着那几万伏的电压，在晶圆上留下了永远无法愈合的伤口。
但至少，找到了原因。
谢过文教授，拒绝了顾赟的吃饭邀请，三人一路风风火火的又回到红星轧钢厂。
到食堂找到何雨柱，下了三碗热汤面，匆匆吃完，又来到验证室。
下一个，延迟。
三个人来到验证台前。
那五块能用的芯片，还插在插座上。
诸葛彪接上示波器，把探头点到某个输出脚上。
屏幕上，波形稳定地跳动着。
频率，比设计值低了百分之十五。
“延迟。”他说，“所有五块都有这个问题。”
钱兰看着屏幕上的波形：“不是个别芯片的问题，是普遍现象。”
“那就不是工艺波动。”吕辰说，“如果是工艺波动，应该有的快有的慢。现在五块都慢，说明是设计问题。”
诸葛彪想了想：“测一下关键路径的延迟。”
他从实验台
把芯片上的奇数个反相器首尾相连，输出直接反馈到输入，就会自己振荡起来。
振荡频率，直接反映晶体管的开关速度。
十几分钟后，环形振荡器搭好了。
诸葛彪接通电源，示波器上立刻出现了一串波形。
频率，比设计值低了百分之二十。
“这么低？”钱兰皱起眉头，“晶体管的开关速度，比预期慢了这么多？”
吕辰盯着屏幕上的波形，脑子里飞快地转着。
“不是阈值电压漂移。”他说，“如果是阈值电压漂移，波形应该不稳定。但现在波形很稳定，只是慢。”
诸葛彪点点头：“那就是物理参数有问题。要么是氧化层太厚，导致栅电容过大；要么是掺杂浓度不对，导致载流子迁移率太低。”
钱兰拿起万用表，开始测时钟电路。
测了几分钟，她抬起头：“时钟电路没问题。晶振给的频率是对的，分频器出来的频率也是对的。”
“那就是逻辑门本身的延迟。”吕辰说，“某个关键路径上，门的级数太多，或者某个门的驱动能力不够。”
诸葛彪拿起笔，在纸上画了一个简图。
“咱们的设计里，关键路径是这条：从寄存器读数据，经过ALU运算，再写回寄存器。”他用笔点着几个点，“这里，这里，还有这里，都是级数比较深的地方。”
钱兰看着那张图：“如果中间某个门的延迟太大，整个路径的延迟就会超标。”
“能定位到具体是哪个门吗？”吕辰问。
诸葛彪想了想：“用示波器，沿着关键路径一级一级测。看信号从输入到输出，每一级花了多少时间。”
三个人开始动手。
示波器的探头，一点一点往前移。
第一级，正常。
第二级，正常。
第三级，开始有延迟。
第四级，延迟更大了。
第五级，到了极限。
“在这里。”诸葛彪指着图纸上的一个点，“这个与非门，延迟是其他门的两倍。”
钱兰凑过去看：“这个门的尺寸，是不是设计得太小了？”
吕辰翻开版图，找到那个与非门的位置。
“确实小。”他说，“这个门的宽长比，只有其他门的一半。”
三个人沉默了几秒。
问题找到了。
不是工艺不行，不是材料不行，是电路设计的时候，某个门画得太小了。
驱动能力不够，信号爬升慢，导致整个关键路径的延迟超标。
“有救。”诸葛彪说，“把这个门的尺寸加大，重新流片。”
钱兰在笔记本上记下来：“关键路径上的驱动门，尺寸统一加大50%。”
吕辰看着那张版图，长长地吐了一口气。
72%的短路率，50%的击穿率，100%的延迟超标。
但至少，每一层的问题，都找到了原因。
短路，是版图密度太高，两条线放得太近。
击穿，是晶体管尺寸太小，电场强度太大。
延迟，是关键路径上的门驱动能力不够。
不是根本性的设计错误，只是细节没做到位。
有救。
“行了。”他站起来，活动了一下僵硬的脖子，“接下来，改版图，改设计，再流片。”
诸葛彪苦笑：“再来一轮？”
“再来一轮。”吕辰说，“这一轮，咱们把这些问题一个一个解决掉。下一轮流片，良率起码能到30%。”
钱兰合上笔记本，看着那五块还在工作的芯片。
它们在验证台上安静地运行着，驱动着那个小小的脉冲电机，一格一格地转动。
“这5块，虽然是残次品。但它们证明了一件事，”她顿了顿，声音里带着一丝笑意：“咱们的设计，能跑起来。”
诸葛彪也笑了：“对。能跑起来，就说明路走对了。剩下的，就是修修补补。”
吕辰走到窗边，推开窗户。
窗外明月高悬，又是夜深人静时。