他放下粉笔,转过身:“我们认为,以当前的5微米工艺,能造出来。”
陈光远点了点头:“工艺这边没问题。”
“缺点是容量小。”他很坦率,“六管单元面积大,一片芯片里放不了多少。这一款是256乘8的存储单元阵列,只能放2kbit。”
台下有人小声议论。
2kbit,256个字节,连一篇短文章都存不下。
吕辰和诸葛彪侧头看了一眼钱兰,又对视了一眼,这完全和钱兰的方案一模一样。
陈老师正要继续讲,钱兰举手了。
“陈老师,我能不能问几个问题?”
陈老师看着她:“您是?”
“钱兰,红星工业研究所集成电路实验室的。我也为昆仑的编辑机做了一个存储芯片的设计,跟您的思路很像,想请教几个细节。”
陈老师点点头:“您问。”
钱兰站起来,走到黑板前,拿起一支粉笔。
“您这个设计,用的是六管静态单元,那外围逻辑电路呢?地址译码器是怎么做的?”
陈老师在阵列图旁边画了一个小方块:“行译码器和列译码器,标准的与非门阵列。地址信号进来,译码,选中对应的行和列。”
钱兰追问:“译码器的逻辑门,用的是标准单元库里的吗?”
“标准单元库?这是什么东西?我们这个是自己设计的。”陈老师疑惑。
钱兰皱了皱眉:“标准单元库是我们实验室专门为集成电路开展的逻辑门单元,在电路设计中能直接复用,提高设计效率,目前已经收录了400多个标准单元。”
陈老师琢磨道:“这个方法好,我们可以用吗?”
钱兰点点头:“当然可以,标准单元库是星河计划的基础工程,我们欢迎所有人加入到单元库的建设之当,一起建设一起利用。”
钱兰顿了顿:“陈老师,你能不能讲讲你们的设计。”
陈老师点点头,在黑板上把他们的设计讲解出来。
等他讲完,钱兰道:“陈老师,我把我们的方案也讲一下。”
“愿闻其详!”陈老师很感兴趣。
钱兰在黑板上画了一个自己的方案:“我们的设计,译码器用了预充电电路。地址变化的时候,所有字线先预充到高电平,然后根据译码结果把不需要的拉低。这样能降低功耗,提高速度。”
陈老师看了几秒,点点头:“这个思路好。我们的译码器是直接驱动,功耗确实偏大。你这个预充电,能省不少。”
钱兰又画了一个方块:“读写控制电路呢?您用的什么结构?”
陈老师在黑板上画了一个简图:“标准的读写控制,写的时候直接驱动位线,读的时候用灵敏放大器感知位线上的信号。”
他顿了顿,又补充了一句:“我们的灵敏放大器是差分的,能感知几十毫伏的信号变化,灵敏度很高。”
钱兰愣了一下:“你们加了灵敏放大器?”
“对。”陈老师说,“六管单元的读信号很弱,不加灵敏放大器,读出来的数据可能不对。你们没加?”
钱兰沉默了一秒,摇摇头:“我们是直接用反相器做读放大器,信号弱的时候容易出错。”
陈老师笑了笑:“那你们的读可靠性有问题。回去加上。”
钱兰在笔记本上记下来,又问:“写入驱动器呢?”
陈老师又画了一个图:“标准的推挽结构,能提供大电流,把数据写进单元。”
钱兰看了一眼,眼睛亮了:“你们的写入驱动器,能提供多少电流?”
“设计值是1毫安。实测能到1.5。”
钱兰吸了一口气:“我们的只有0.5毫安,写的时候经常写不进去。这个参数,我得回去改。”
她顿了顿,又问:“输出缓冲器呢?”
陈老师在黑板角落画了一个小图:“三态输出缓冲器。读的时候,根据片选信号,决定是把数据放到总线上,还是变成高阻态。这样多个芯片可以共享数据线。”
钱兰点点头:“这个我们有。”
她走回座位,坐下。
会议室里安静了几秒。
陈光远打破沉默:“小钱,你们的方案,跟陈老师的比,优缺点是什么?”
钱兰想了想,说:“译码器方面,我们的预充电方案更优,功耗更低。读写控制方面,陈老师的灵敏放大器方案更可靠。写入驱动方面,陈老师的电流更大,写入更稳。输出缓冲器,两家都有。”
她顿了顿:“总体来说,陈老师的方案在某些细节上比我们考虑得更周全。特别是灵敏放大器,我们之前忽略了,回去得加上。”
陈老师笑了笑:“钱工,你的方案也不差。预充电那个思路很好,我认为我们应该统合一下,做出更好的来。”
钱兰点点头:“陈老师说的对,我邀请你到我们实验室参与设计,一起做出更好的存储来。”
会议室里的气氛松弛下来。
陈光远正要说话,陈老师又开口了:“等等,我还没讲完。”
他转身,在黑板上又画了一个图。
这次的图更复杂,阵列更大,线条更密。
“这是我们设计的第二款。”他说,“动态随机存储。”
台下安静了。
陈老师指着那个图:“一管一容。一个比特只用一个管子加一个电容。面积是六管单元的六分之一,甚至十分之一。同样的芯片面积,容量能翻十倍。”
他转过身,看着台下:“这一款的目标容量,是4kbit。256×16,或者512×8。”
台下有人倒吸一口气。
4kbit,512个字节,是上一款的八倍。
陈老师正要继续讲,钱兰又举手了。
“陈老师,我能不能问几个问题?”
陈老师看着她:“问。”
钱兰站起来,走到黑板前。
“第一,电容怎么画?”
她拿起粉笔,在动态存储单元的图旁边画了一个剖面图。
“五微米工艺,要在硅片上做一个能稳定存储电荷的电容。它需要极薄的介质层,需要足够大的极板面积,需要极低的漏电流。这三个要求,每一个都在挑战我们现有的材料和工艺极限。”
她转过身,看着台下的胡教授。
作为6305厂动力中心的专家,胡教授想了想,说:“钱兰说得对。我们目前能做出的最薄氧化层,针孔密度大概是每平方厘米几十个。做电容的话,漏电流会很大,存不住电荷。”
陈老师的脸色变了一下,但没说话。
钱兰继续问:“第二,怎么刷新?”
她在黑板上画了一个时序图。
“动态存储,电荷会漏,必须定期刷新。几毫秒就得把所有比特读一遍再写回去。这个刷新电路,如果做在外面,编程机的主控芯片就得额外处理刷新逻辑。如果做在里面,芯片面积又得加上一大块刷新控制电路。”
她放下粉笔,看着陈老师:“而且刷新的时候,芯片不能正常读写,时序上就得留出‘空白期’。昆仑的编程机是实时编辑的,工程师敲键盘的时候,不能等几微秒让芯片‘喘口气’吧?”
陈老师没说话。
钱兰又问:“第三,环境适应性。”
她指了指窗外的太阳:“冬天办公室里温度零下十度,夏天车间里四十度。动态存储的漏电流随温度指数级上升,高温下电荷根本存不住。要保证它在全温度范围内稳定工作,要么加温补电路,要么把刷新频率提得极高。无论哪种,都是巨大的工程。”
会议室里安静得能听见空调的嗡嗡声。
钱兰说了第四点:“第四,维修问题。六管静态单元,出问题了,能拿着放大镜对着版图查。哪个管子坏了,哪条线断了,能定位,能分析,能改。动态存储,电容漏电的原因可能是氧化层针孔、可能是杂质沾污、可能是界面态陷阱……查出来难,改起来更难。”
她看着陈老师:“陈老师,我的问题问完了。”
会议室里一片寂静。
陈老师被驳得有点下不来台,脸上的表情变了好几下。
所有人都惊呆了,都没想到钱兰会这么不给面子。
过了好几秒,陈老师叹了口气:“钱工,你说得对。动态存储,以现在的工艺条件,确实做不出来。”
他转身,把黑板上的动态存储图擦了。
“但这个东西,方向是对的。”
他重新写下一行字:一管一容,是未来。
“我们现在做不出来,不代表以后做不出来。等工艺成熟了,等氧化层质量上去了,等能把刷新电路做得足够小、足够可靠,这条路,一定要走。”
吕辰这时候站起来,打圆场:“陈老师说得对。追求大容量,方向没有错。这个方案非常有价值。”
他看了看钱兰,又看了看陈老师:“咱们现在要做的,是给编程机做一块‘现在就能用、出了问题自己能修’的存储芯片。但动态存储的研究,不能停。等条件成熟了,这就是下一代存储芯片的基础。”
钱兰也点点头:“陈老师,我刚才不是否定您的方案。一管一容,确实是未来的方向。等咱们的工艺成熟了,等氧化层质量上去了,等能把刷新电路做得足够小、足够可靠,我一定去做。”
陈老师看着她,忽然笑了:“钱工,您这个脾气,我喜欢。”
他走回座位,坐下,喝了一口水。
钱兰脸一下子红了,诸葛彪和吕辰对视了一眼,忍不住偷笑起来。
吕辰忍着笑,总结道:“行,那咱们就定下来。第一款静态存储,继续完善。第二款动态存储,先做预研,不急着流片。”
陈光远点点头:“就这么定了。”
会议散了。
吕辰三个人从会议室出来,站在走廊里。
诸葛彪点了一根烟,吸了一口,然后看着钱兰:“钱师姐,你今天可把陈老师怼得不轻。”
钱兰瞪了他一眼:“我是就事论事。他的动态存储方案,确实做不出来。”
“我知道。”诸葛彪笑了笑,“但你那一二三四,条条都打在七寸上。陈老师在哈工大也是有名的人物,被你问得哑口无言。”
钱兰没说话,但嘴角微微翘了一下。
正说着,陈老师收拾完,匆匆追了上来:“钱工,等等,我还有几个问题要找你细谈!”
……
吕辰拍了拍诸葛彪的肩膀:“行了,走吧。”
诸葛彪嘿嘿一乐,两人自行车,往厂外走。
七月的风,吹在脸上,很舒服。