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“林同志,恕我直言。”老马看着林秋,眼神里没有敌意,只有一种根深蒂固的怀疑,“你说的这些,听起来很先进。什么硬件描述语言,什么逻辑综合……我们这批人,都是画版图出身的。芯片,在我们眼里,就是一个个晶体管,一条条连线,实实在在的东西。你现在让我们去学一套全新的,虚无缥缈的‘语言’,然后让一个黑箱子一样的软件,去帮我们生成电路。这……我们心里没底。”
他身边一个年轻些的工程师也忍不住插话:“是啊,林老师。我们听说,你们是做算法,写软件的。可芯片设计,不是在电脑上跑个程序就完事了。这东西是要看时序,看功耗,看信号串扰的。这些物理效应,软件能考虑得到吗?万一综合出来的电路,看着对,跑起来就错,那找问题都不知道从哪儿找。”
这番话,说出了所有先锋厂工程师的心声。他们敬佩龙芯团队在学术上取得的成就,但不相信这群“软件小子”,能懂得芯片设计里那些“脏活累活”(dirty work)。
会议室的气氛,一下子变得有些尴尬。陈功在一旁急得搓手,却又不知道该如何反驳,因为他自己心里,何尝没有同样的疑虑。
就在这时,一直沉默的吴佳栋,忽然开口了。
“马总工,各位老师傅。”他扶了扶眼镜,语气平和,“你们的顾虑,我非常理解。在我们来之前,我和林秋,也讨论过这个问题。理论和实践,确实存在巨大的鸿沟。”
他没有直接反驳,而是先表示了认同,这让老马等人的神情缓和了一些。
“不过,我想请教一个问题。”吴佳栋话锋一转,“我听说,我们这条0.8微米的生产线,在试产一些简单逻辑电路的时候,遇到了一些麻烦。比如,一个简单的计数器电路,在仿真的时候,工作得很好。但一流片回来,在较高的时钟频率下,就会出现随机的错误。这个问题,解决了吗?”
这个问题,像一根针,精准地刺中了先锋厂的痛处。
陈功的脸色一黯。老马的嘴唇也抿紧了。这确实是他们目前最头疼的问题。他们用了各种老办法,检查版图,加强驱动,甚至降低频率,都无法彻底根除这个“幽灵”一样的错误。这让他们对这条先进的生产线,产生了一种深深的无力感。
“还没找到根本原因。”老马的声音有些低沉。
吴佳栋点了点头,站起身,走到会议室的白板前。
“能不能把这个计数器的电路结构,和你们遇到的问题,跟我详细说一下?”
老马犹豫了一下,看了看陈功。陈功立刻会意,对身边的一个年轻人说:“小李,去把版图和测试报告拿过来。”
很快,一张巨大的版图打印纸,被铺在了会议桌上。
老马指着图纸,开始讲解。他的讲解,充满了经验主义的词汇:“我们怀疑是这条时钟线的负载太重,导致了时钟偏斜(Clock Skew)……”“也可能是电源网络不够稳定,有电压降(IR Drop)……”
吴佳栋一边听,一边在白板上飞快地画着什么。他画的不是电路图,而是一些奇怪的曲线和箭头,看起来像一张……磁场分布图。
“马总工,”吴佳栋打断了他,“你们有没有注意到,出问题的这条路径,它的旁边,并行走线最长的一组信号线,是什么?”
老马一愣,低头在图纸上仔细查找起来。过了一会儿,他抬起头:“是一组地址总线。”
“这组地址总线,在计数器翻转的那个瞬间,它的电平变化,是不是最剧烈的?”吴佳odong又问。
老马和他的团队成员们面面相觑,这个问题,他们从未考虑过。他们习惯于把每一条线,都当成一个孤立的理想导体。
“在1.2微米以上的工艺,这种考虑或许问题不大。但在0.8微米,当线间距变得足够近的时候,一条线上快速变化的信号,会通过耦合电容,在相邻的线上,感应出噪声信号。我们称之为‘串扰’(Crosstalk)。”吴佳栋在白板上画了两条平行的线,中间画了一个电容的符号,“如果这个噪声,恰好叠加在你们计数器那条关键路径的信号上,就有可能导致它的逻辑判断,出现错误。这个错误是随机的,因为它取决于总线上的数据,和你计数的时机。所以,它像个幽灵。”
他转过身,看着目瞪口呆的众人。
“这,就是‘场’的效应。在我们的‘场论’里,每一条导线,都不是孤立的。它既是电场的源,也受到周围所有电场的影响。你们遇到的问题,不是一个简单的电路问题,而是一个复杂的电磁场问题。”
吴佳栋的这番话,不长,也没有用任何复杂的公式。但他描绘出的那个物理图像,却像一道闪电,劈开了老马等人脑海中那层坚固的、陈旧的思维壁垒。
串扰!这个词,他们只是在国外的文献里模糊地看到过,却从未想过,会如此真切地,出现在自己的设计里。
老马呆呆地看着白板上那个简单的耦合电容符号,又低头看看自己画了半辈子的、密密麻麻的版图。他忽然觉得,自己过去引以为傲的那些“经验”,在新的技术尺度面前,是那么的苍白无力。
会议室里,鸦雀无声。
许久,老马抬起头,看着吴佳栋,又看了看林秋,眼神里第一次,没有了怀疑,而是多了一种复杂的情绪,有震惊,有钦佩,还有一丝……渴望。
“那……这个问题,怎么解决?”他用近乎请教的语气问道。
“方法有很多。”吴佳栋说,“可以在关键信号线之间,插入屏蔽地线。也可以调整布线,拉开它们的距离。更先进的方法,是我们的EDA工具,在自动布线的时候,就会计算串扰效应,从一开始就避免这种‘危险’的并行走线。而这,正是我们‘全流程整合’计划里,‘布线器’要解决的核心问题之一。”
这一下,所有人都明白了。龙芯团队带来的,不仅仅是一个先进的CPU架构,更是一种全新的,科学的,系统化的设计思想。
林秋知道,时机到了。