微电子50年—新中国半导体事业的坎坷路

　　激情再次燃烧的日子---参加龙芯物理设计

　　2001年12月左右，夏培肃院士的博士研究生林琦给我电话：他与李国杰所长要找我，希望我能帮助计算所的CPU做物理设计，当时我有要事没有去，第二天由他带我去找了唐志敏老师。一群年青人坐在一个大会议室中，唐介绍了情况，让我参观了他们研制成功的用FPGA烧成的CPU芯片，并提出了要求。我说，请让我考虑三天。会下，我问韩承德老师：你们有多少经费，回答是全室200万，但要留100万培养研究生，顶多只能拿100万做CPU。我心中一震，软件费、投片费、人工费、返工费。这个经费要差一个数量级啊!因此，不敢接，只怕半途而废，不了了之。然而，我内心深处，对计算所有着深厚的感情，曾经苦苦挣扎，想为计算所的计算机出力，而环境却使我不得不离开，如今……

　　到了2002年1月21日，我敲开了唐志敏老师办公室的门，开口就说：“我来和你们干CPU物理设计”。他说：“热烈欢迎”!于是22日，我就在微电子所实验室说：新项目还在申请，我准备抽这段时间到计算所参加CPU物理设计，谁愿去?当时杨旭、陈守顺、蒋见花、左红军马上响应。在23号一大早，我们五人就进了龙芯实验室，开始上机熟悉环境了。第一次和胡伟武老师见面。他说：“我要让全中国人都会设计CPU”!我心一震，深深地被感动了!为中国人民服务，这是一生的追求!真是心有灵犀一点通，我们共同的理想一下子溶在一起了。开始了我们之间长达六年之久的真诚合作。系统设计与物理设计无缝地结合了。真正的心往一处想，劲往一处使。

　　对于从未做过0.18μ工艺规范的人来说，设计时间这样短，要看的资料这样多，信号完整性又是全新的概念，真是心有余而力不足了。那时，每一周，我都要召开会议，要每一个人汇报自己做过的工作，而且请胡老师到会指导。(大约2-3月份，胡老师又派了范宝峡、钟石强参加了进来，后来还有赵继业、李文等)。由于用Cadence信号完整性的仿真软件仿真后的结果指出：几乎一半以上的线网均有问题。我不敢告诉大家，怕影响信心。迫于无奈，找到了Cadence负责亚洲区的外国专家咨询，他说：Cadence工具对信号完整性的分析太悲观，不能用，要用CeltIC。天呀!为什么不早说?害得我们好苦。此关一过，不仅掌握了方法，而且还独立找到了质量又好，耗时又短的修复信号完整性方法，获得了一项批准的发明专利。在这一段合作的时间中，龙芯课题组的全体年青人，尤其是胡老师那种对崇高理想的执着追求深深的感染着我，这里没有无聊的纷争，而是一颗颗炙热的心，要把龙芯做出来，我感觉到一个激情燃烧的156时期又来到了。因此下决心一定要把CPU的物理设计做成功。也就在这个时候，胡老师做了一个果断的布置，要我在前面搭桥铺路，大家紧紧跟上，而且决定我们自己设计的物理设计要投片。全体后端设计人员立刻紧张了。我回想起做757千万次计算机时，每一个元器件都有备份，以防万一。于是和胡老师商量，要做两个芯片，1B为确保的，以打通全部流程为目标，时序与面积不太苛求;另一个1C为力争的，对时序要严，面积要小，1B由我带，1C由胡老师带，并计划先加工1C，再加工1B，但临近流片时，一天一个冲击波，若有心脏病者，肯定要趴下，尤其当1C在tapeout的前一天，测试同志发现，扫描链没有接出来，胡老师迅速决策：人工修改。两人一组，一个人操作，一个人旁边检查是否改错，并调整先流1B，再流1C。同时胡老师庄严而凝重的说：“这是一个历史时刻……”后，在场的人一个个疲劳得面色苍白，只有眼睛充满血丝，嘴唇还有一点点红色的情况下，依然抖擞精神开始战斗，我心中立刻有一种悲壮感。这不就是没有硝烟的战场吗?这与当年奋战156的情景何其相似!就在我陷于沉思时，左红军神色慌张的找我：“黄老师，1B有一块SRAM的电源地也没有联出来”，胡老师立刻下达命令：“你马上去处理，这儿我管”!我跑过去一看，情况属实，大量布线占满了一块SRAM的电源地线上面，怎么办?急中生智，我把屏幕尽量做大，在布线中露出了缝隙，可以容纳局部的Via孔通过，一点一点把电源地补齐了，1B顺利地交出了。

　　在经历千难万险的修正后，1C终于在第二天凌晨3点左右结束设计了，在胡老师的房间，我说：就这样了，已尽力了!但此时此刻已错过了TSMC最后上交的tapeout的时间，要怎样才能争取1C与1B同步加工?突然想到过去我曾在TSMC流过两个芯片，都是通过上海赖作琪先生联系的，何不找他再帮忙?胡老师马上拍板，要我乘7点的飞机飞上海，9点在大雨中找到赖先生，他为我们的精神所感动，竭力去争取，从电话中传来对方声音：“我们这里人仰马翻了”!眼看无希望了，通过阅读赖作琪先生的文档又发现1C一个错误：PLLCUTCELL中少加了一个金属条，会造成ESD的问题，在通知所里改错时，突然又传来了一个令人振奋的消息：有一个用户因时间问题未能完成设计，空出了一个MPW的位置，于是1C进线了，真是天道酬勤，上天不负有心人!

　　随后的日子，与胡老师一样，老做噩梦，这有错，那有错，醒来上机一查又没有错，心惊肉跳的度日，两块芯片都加工，是我坚持的，心中沉甸甸的。如果做不出来，十万美元啊!如何向计算所交代?接着脖子不能动了，大夫说，今后不要再用电脑了，躺在床上整整一个多月，1C回来时，不敢去看，胡老师一个电话打到家：“成功了”!我顿时心花怒放，不知怎的，脖子也不疼了，我完全沉浸在幸福之中，紧接着1B也成功了。