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第453章 破壁之光:在28纳米的极限处起舞(1 / 1)

十二月三十日凌晨三点,“华夏芯”洁净车间。

温知秋趴在电子显微镜的观察窗前,右眼紧贴目镜,左手精细地调整着焦距旋钮。显微镜下的芯片表面像一片微缩的星河,晶体管阵列如城市网格般整齐排列,但在某个角落,一道肉眼几乎不可见的划痕像闪电劈开了这片秩序。

“找到了。”她的声音沙哑得像砂纸摩擦,“第七区,坐标x-347,y-218,一道零点三微米的划痕。这就是导致电路短路的原因。”

身后的技术员小王迅速记录,脸色难看:“又是硅片运输机械臂的问题。温总,这已经是本周第三次了。”

温知秋直起身,揉了揉酸胀的右眼。连续四十八小时在车间里,她的无尘服内衬已经被汗水浸透又干涸了好几次。车间的恒温恒湿系统让室温保持在二十二度,但她依然感觉燥热——那是焦虑和压力在身体里燃烧。

“机械臂的定位精度是多少?”她问。

“设计值是正负零点一微米,但实际运行中,尤其是在连续工作八小时后,误差会累积到零点五微米。”小王调出监控数据,“而且……这台机械臂是国产替代型号,核心伺服电机用的是德瑞克斯的技术,现在被远程锁死了性能模式,只能运行在百分之七十的功率下。”

又是远程锁定。温知秋咬住下唇,尝到了血腥味——她的嘴唇干裂出血了。自从三天前那台光刻机被授权锁定后,生产线上的十七台关键设备陆续出现了类似问题。有些是直接停机,有些是性能降级,像这台机械臂,就像被套上了无形的枷锁。

“温总,要不先休息一下?”小王小心翼翼地说,“您已经……”

“张总工那边有进展吗?”温知秋打断他。

“七〇三所的专家还在调试激光退火设备,据说遇到了热分布不均的问题。”小王看了眼平板电脑上的工作群,“许薇教授团队那边,新型架构的仿真遇到了收敛问题,已经算了二十多个小时还没出结果。”

四面楚歌。温知秋脑海里闪过这个词。设备被锁,工艺不稳,架构遇阻,良品率卡在百分之三十七这个令人绝望的数字上。而德瑞克斯的专利诉讼,还有五天就要开庭。

她走到车间角落的休息区,从自动售货机里买了一罐冰咖啡。铝罐表面的水珠在手中化开,冰冷的感觉让她稍微清醒了些。她靠在墙上,打开手机,凌晨三点十分的工作群里,消息还在滚动:

【工艺一组】:“第七批硅片检测完成,良品率百分之三十八,比上一批提升一个点。划痕问题还是主要缺陷。”

【设备维护】:“三号刻蚀机报警,真空度不稳,疑似密封件老化。备用件库存为零。”

【架构设计】:“‘凤凰’架构的功耗仿真还是爆了,28纳米工艺下,单位面积的功耗比设计目标高百分之四十。许教授说需要重新设计缓存结构。”

每一个消息都像一块石头,垒在她心上。温知秋闭上眼睛,冰咖啡的苦味在口腔里蔓延。她想起两天前林峰对她说的话:“不要想两个月能不能出样片,就想今天要解决的问题。”

可是今天的问题,看起来也解决不了。

手机震动,是许薇打来的视频电话。温知秋接通,屏幕里出现许薇疲惫但依然冷静的脸。她身后是实验室的背景,白板上写满了复杂的公式和架构图。

“温总,还没休息?”许薇问。

“你不也没休息。”温知秋勉强笑了笑,“架构那边怎么样了?”

“遇到麻烦了。”许薇揉着太阳穴,“‘凤凰’架构的理论设计很漂亮,但落到28纳米工艺上,功耗和面积都超标。我和团队算了二十多个小时,所有优化方案都试过了,还是达不到设计目标。”

她调转摄像头,对准白板:“你看这里——我们原本设计的缓存结构是传统的sra,但sra在28纳米下的漏电太严重。如果换成更先进的edra,工艺又支持不了。这就是个死循环。”

温知秋盯着那些公式。她虽然不是架构专家,但作为芯片制造负责人,她知道这个问题的严重性——架构设计决定了芯片的性能上限,如果架构都走不通,后续的制造工艺再精良也没用。

“许教授,有没有可能……”温知秋犹豫着说,“我们不追求通用性?既然先进工艺被卡脖子,那我们就在成熟工艺里找极限。比如,不做通用cpu,做专用加速芯片。专用芯片可以牺牲通用性,换取特定场景下的高性能。”

视频那头沉默了几秒。然后许薇的眼睛亮了:“你是说……asic路线?”

“对。”温知秋越说思路越清晰,“ai推理芯片、图像处理芯片、密码加速芯片……这些专用芯片不需要复杂的通用架构,可以把晶体管资源全部用在刀刃上。而且,专用芯片的软件生态简单,不需要重写整个操作系统。”

许薇快速在白板上写起来:“如果走asic路线,我们可以把‘凤凰’架构简化,去掉不必要的通用计算单元,全部换成专用硬件加速器。这样面积可以缩小百分之三十,功耗能降百分之五十……”

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她停下笔,转头看着摄像头:“温总,这个思路可以!但需要重新设计,时间……”

“时间我这边争取。”温知秋打断她,“张总工正在改造生产线,如果你们能在一周内拿出新的架构设计,我可以让工艺组同步适配。”

“一周……”许薇苦笑,“你知道芯片设计周期一般是多长吗?至少三个月。”

“所以才是‘联合攻关’。”温知秋说,“许教授,我没有三个月,你也没有。林省长给我们的是两个月,现在已经过去三天。要么一起闯出一条路,要么一起失败。”

视频那头,许薇看着她,然后缓缓点头:“好。一周,新架构。但我需要七〇三所那边配合,有些工艺参数要提前确定。”

“张总工那边我去沟通。”

挂了电话,温知秋看了眼时间:凌晨三点四十。她走向车间的另一端,那里是七〇三所专家组的工作区。

张克艰总工程师正坐在一台仪器前,戴着老花镜看数据。他今年六十二岁,本该退休的年纪,但此刻精神矍铄,像四十多岁的中年人。听到脚步声,他抬起头。

“温总,还没休息?”张克艰的声音温和而沉稳。

“张总工不也没休息。”温知秋在他旁边坐下,“许教授那边遇到架构问题,可能需要调整工艺方向。”

她把和许薇讨论的思路说了一遍。张克艰静静听着,手指在膝盖上轻轻敲击,这是他的思考习惯。

“专用芯片,asic路线……”张克艰喃喃自语,“这个思路是对的。我们当年搞军工芯片,最早也是从专用芯片起步的。通用cpu的门槛太高,但专用芯片可以绕开很多专利壁垒。”

他站起身,走到旁边的白板前:“温总,你看——如果做ai推理芯片,核心是矩阵乘法和卷积运算。这些运算可以用脉动阵列来实现,而脉动阵列对工艺的要求其实不高,关键是阵列规模和互联结构。”

他在白板上画出一个简单的架构图:“28纳米工艺,晶体管的特征尺寸是够用的。问题在于,如何在这个尺寸下实现高密度互联。传统的光刻工艺,金属线间距太大,限制了阵列规模。”

温知秋盯着白板:“张总工的意思是……”

“我们需要一种新的互连工艺。”张克艰眼睛发亮,“七〇三所去年研发了一种‘硅通孔’技术,可以在芯片内部打垂直通孔,实现多层三维堆叠。这个技术本来是给存储器用的,但如果用在计算芯片上……”

“可以实现超大规模阵列!”温知秋脱口而出。

“对!”张克艰兴奋地搓着手,“而且这个技术完全自主,不依赖任何进口设备。就是……工艺难度很大,良品率可能比平面工艺更低。”

“良品率低可以接受。”温知秋果断说,“专用芯片本来就是小批量、高价值。只要能做出来,良品率百分之十我们都认。”

张克艰看着她,眼神复杂:“温总,你可想好了。这个方案如果失败,可能比现在的处境更糟——既没保住传统芯片的产能,也没做出新型芯片。”

“但如果成功了呢?”温知秋反问,“如果我们用28纳米工艺,做出了相当于14纳米性能的专用芯片,这意味着什么?”

两人对视。车间里的机器嗡鸣声在背景中持续,像时代的心跳。

“这意味着……”张克艰缓缓说,“我们找到了一条完全自主的技术路线。不依赖先进工艺,不依赖进口设备,用华夏自己的智慧,在成熟工艺的极限处,跳出了一支新舞。”

温知秋站起身:“张总工,就这么干。我马上组织工艺组,配合你们的技术方案。许教授那边,新架构一周内出来。我们三线并进——”

她的话被突然响起的警报声打断。车间里的红灯开始闪烁,广播里传来急促的语音:“警告:三号刻蚀机真空度急剧下降,请相关人员立即处置!”

温知秋和张克艰同时冲向三号刻蚀机区域。设备监控屏上,真空度的数值正在断崖式下跌——从正常的10-5帕斯卡,跌到10-3,10-2……

“密封圈破裂!”操作员脸色煞白,“温总,必须立刻停机,否则整个腔体都会污染!”

“停!”温知秋下令。

但已经晚了。刻蚀机的舱门打开时,一股刺鼻的化学气味涌出。温知秋看到腔体内壁上,原本银白色的金属表面已经变成了焦黑色——那是硅片和反应气体在异常条件下生成的聚合物,像一层厚厚的油污,糊住了整个腔体。

“完了……”操作员瘫坐在椅子上,“这台设备……废了。”

温知秋感觉自己的心沉到了冰底。三号刻蚀机是生产线上最关键的设备之一,负责芯片的图形转移。没有它,整个生产线都要停摆。而备用设备……根本没有。

她拿出手机,手指颤抖着找到林峰的号码,但在拨出的前一秒,停住了。

凌晨四点。林峰肯定在休息。而且就算告诉他,又能怎样?设备坏了就是坏了,这不是政策能解决的问题,这是硬生生的技术瓶颈。

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“温总。”张克艰的声音在旁边响起,“让我看看。”

他走近设备,戴上手套,用手电筒照着腔体内壁,仔细检查那些污染物。几分钟后,他抬起头:“不是完全没救。”

温知秋猛地看向他。

“这种聚合物,主要成分是碳化硅和氟化物。”张克艰说,“七〇三所处理过类似的情况。我们有专用的清洗剂,可以溶解这种污染物,但……需要特殊的清洗设备,而且过程很危险,容易损伤腔体内壁的精密涂层。”

“成功率高吗?”

“百分之五十。”张克艰实话实说,“而且就算清洗成功,设备的精度也会下降。可能……再也达不到原来的水平了。”

百分之五十。赌还是不赌?

温知秋看着那台价值三千多万的设备,又看了看车间里其他还在运转的机器。如果这台设备报废,生产线产能会再下降百分之二十,良品率可能跌到百分之三十以下。但如果赌那百分之五十……

“张总工,清洗需要多久?”

“最快八小时。”

“好。”温知秋深吸一口气,“赌了。我让工艺组配合您,需要什么资源,尽管开口。”

张克艰深深看她一眼,然后点头:“我马上联系所里,把清洗剂和装备空运过来。争取上午十点开始清洗。”

凌晨四点二十分,温知秋站在车间中央,看着技术人员在张克艰指挥下开始拆卸设备。她的手机又震动了,这次是林峰发来的信息:“刚开完夜会。看到你们车间的灯还亮着,进展如何?”

温知秋盯着这条信息,手指在屏幕上悬停了很久,最后回复:“遇到困难,但正在解决。张总工和许教授都在。您先休息。”

她没提设备损坏的事。没必要。有些困难,必须自己扛过去。

清晨六点,天空泛起鱼肚白。清洗剂和专用设备从机场直接运到了工厂。张克艰亲自上阵,带着两个助手开始清洗作业。那是一种刺鼻的化学液体,需要用高压喷枪精准地喷射到污染表面,多一分会损伤涂层,少一分洗不干净。

温知秋站在安全线外看着。张克艰穿着厚重的防护服,动作却精准得像手术医生。高压喷枪在他手中稳定地移动,化学液体在腔体内壁上冲刷,黑色的污染物一点点剥落。

七点,许薇发来新的架构草图。温知秋在休息区打开平板电脑,看着那份全新的设计——“凤凰-i”架构,专为ai推理芯片优化,面积比原设计缩小百分之三十五,功耗降低百分之四十五,理论性能却提升了百分之二十。

“这个架构,可以在28纳米下实现。”许薇在电话里说,“但需要工艺支持三维堆叠。张总工那边……”

“正在解决。”温知秋说,“你们继续优化,我这边同步适配。”

上午九点,清洗作业进入最后阶段。张克艰从设备里退出来,脱下防护服,满头大汗:“温总,初步清洗完成。但需要做精度检测,才知道有没有损伤。”

检测设备就位。激光干涉仪的光束在腔体内扫描,生成三维精度图。所有人都屏住呼吸,看着屏幕上那些代表误差的彩色等高线。

“x轴误差,正负零点一五微米。”技术员报数。

“y轴误差,正负零点一三微米。”

“z轴误差,正负零点零五微米。”

张克艰的脸色缓和下来:“比原设计精度下降了百分之二十,但……还能用。调整工艺参数,应该可以补偿这部分误差。”

车间里响起压抑的欢呼声。温知秋感觉腿一软,赶紧扶住旁边的操作台。赌赢了。百分之五十的概率,他们赌赢了。

上午十点半,林峰出现在车间门口。他穿着便装,手里提着几个早餐袋。

“听说你们通宵了。”他把早餐分给技术人员,“都吃点东西,休息一下再干。”

温知秋接过一个包子,咬了一口,才发现自己饿得手都在抖。林峰走到她身边,低声问:“刚才杨学民跟我说,设备出问题了?”

“解决了。”温知秋说,“张总工救回来了。”

林峰看着她通红的眼睛和苍白的脸,没再多问,只是说:“下午两点,国家大基金管委会的同志要来看进展。你们准备一下,把最真实的情况展现给他们。”

“最真实的情况……”温知秋苦笑,“就是一台台带病运转的设备,一群连续工作五十小时的人,和一个还不知道能不能成功的架构。”

“那就展示这些。”林峰说,“真实,比完美更有力量。”

中午十二点,温知秋终于躺在了办公室的沙发上。她计划睡一个小时,但闭上眼睛不到三分钟,就沉沉睡去。

梦里,她看到芯片在流水线上流动,像一条发光的河。那些芯片上刻着的不是晶体管,而是一个个小小的凤凰图腾,在火光中重生。

下午一点五十,她被闹钟叫醒。洗了把脸,重新扎好头发,换上干净的无尘服。

车间里,张克艰正在调试那台刚刚“重生”的刻蚀机,许薇的架构设计图已经传到了生产控制电脑上,技术人员各就各位。

温知秋走到车间中央的控制台前,看着屏幕上跳动的数据流。设备状态:百分之八十五在线;良品率:百分之三十九;新型架构适配进度:百分之六十。

还不够好,但……已经在向前走了。

她深吸一口气,按下通讯键:“各小组注意,下午的生产试运行,现在开始。我们的目标不是完美,而是证明——证明这条路,走得通。”

机器嗡鸣声响起,生产线再次启动。

而这一次,温知秋相信,光真的从裂缝中照进来了。

本章完

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