1996年12月24日,凌晨,汉东省京州市,“汉芯”产业园区地下绝密试验线。
没有圣诞节的温馨,没有平安夜的祥和。
只有深入地下三十米、厚重钢筋混凝土掩体也无法完全隔绝的低沉嗡鸣,
那是高精密设备在极限状态下运行的声音,混合着特种气体管道输送的嘶嘶声,
以及一种近乎凝固的、全神贯注的寂静。
试验线洁净等级最高的光刻间内,灯火通明。
空气中弥漫着极度洁净却又因大量设备散热而略显沉闷的气息。
穿着“兔宝宝”全封闭洁净服的工程师们,
如同一个个臃肿的宇航员,
在巨大的尼康i-line光刻机、经过特殊改装的刻蚀和沉积设备之间无声地移动。
他们的面罩上凝结着细密的水汽,但眼神却透过防护镜,锐利地锁定在每一块监控屏幕上。
这是代号“破晓”行动的最终阶段,
首片采用“极限压榨”方案制造的八十纳米制程SRAM(静态随机存储器)测试芯片的最终流片。
SRAM结构相对规整,是验证新工艺节点的理想“试金石”。
这块芯片的容量不大,仅1Mbit(128KB),但在此时此刻,它承载的重量远超其物理尺寸。
控制室内,气氛紧张到了临界点。
祁同伟、罗斯塔姆、王定国院士、冯建国等核心成员围坐在中央监控台前,无人说话,
只有指尖无意识敲击桌面的轻微声响和略显粗重的呼吸。
大屏幕上,最后一道金属互联层的工艺进度条,正以毫米为单位,极其缓慢地向前爬行。
过去六个月,如同在地狱中行走。
“极限压榨”方案将两台老旧的尼康i-line光刻机推到了崩溃的边缘。
为了用365nm光源“模拟”出接近80nm的图形,
罗斯塔姆团队开发的计算光刻(OPC/SMO)算法复杂到了令人发指的程度,
每次曝光前,掩模数据都需要在超算上运行数小时进行“预扭曲”。
双重曝光、三重曝光带来了噩梦般的套刻精度和工艺叠加问题。
冯建国带领的工艺团队,在报废了价值数千万的试验晶圆后,
才勉强摸索出一套脆弱但尚可运行的“土法”工艺包,
其对环境波动、材料批次、甚至操作员手法的敏感度,都达到了变态的程度。
“深根固本”线提供的特种光刻胶和抛光液,性能勉强达标,
但批次稳定性依然堪忧。
“夸父”项目提供的深紫外(DUV)光源测试数据,为算法优化提供了关键输入,
但自研光刻机距离实用还遥遥无期。
这是一场在刀尖上跳舞、用算力和毅力强行填补硬件鸿沟的豪赌。
赌注是整个团队的信心、祁同伟的政治前途,乃至“汉芯”项目的生死。
进度条,终于走到了100%。
“工艺完成。晶圆开始下线,进入最终清洗和检测流程。”工艺工程师的声音干涩地响起。
所有人的心都提了起来。真正的审判,现在才开始。
晶圆将被送入自动缺陷检测设备,进行全盘扫描。然后,是取样进行电学特性测试。
时间一分一秒过去,每一秒都像一个世纪般漫长。
控制室内的空气仿佛变成了粘稠的胶体,让人呼吸困难。
一小时后,初步的缺陷扫描图传回。
大屏幕上,代表缺陷的红点……比预想的要少!
虽然仍有分布,但似乎没有形成灾难性的集群。
“取样,进行第一轮功能测试。”
祁同伟的声音平静,但手指已微微蜷起。
又过了令人煎熬的四十分钟。
负责测试的工程师猛地抬起头,脸上混合着难以置信和狂喜,声音因为激动而变调:
“报…报告!A1、A2、A3三个取样点,基本存储单元功能测试……全部通过!读写功能正常!”
“嗡——”控制室里响起一片压抑的低呼。
但这还不够。
“继续,全面测试。速度、功耗、静态噪声容限……”
罗斯塔姆用拳头抵着下巴,眼睛死死盯着屏幕上开始刷新的测试数据流。
更多的数据涌来。
访问时间、待机功耗、工作电压范围……一项项关键指标被读出,与仿真模型预测值进行比对。
“访问时间……达到设计目标95%!”
“静态功耗……优于预期10%!”
“工作电压下限……比模型预测还低0.05V!”
一条条“绿色”的数据,如同黑暗中接连亮起的灯塔,将控制室内的凝重和黑暗一点点驱散。
人们的呼吸渐渐顺畅,眼中开始燃起希望的火苗。
最终,初步的良品率预估被计算出来。
负责统计的工程师用力揉了揉眼睛,再次确认屏幕上的数字,然后转过身,
面向众人,用尽全身力气,清晰而颤抖地宣布:
“综合缺陷扫描和电学测试抽样结果,初步估算……这片试验晶圆的功能良品率,约为35%!”
35%!
这个数字,如同一道沉默却威力无穷的惊雷,在控制室内每个人心中轰然炸响!
没有欢呼,没有跳跃。所有人都愣住了,仿佛不敢相信自己的耳朵。
35%!对于一个采用如此极端、拼凑的“土法”方案,
挑战八十纳米制程的首次流片而言,这不仅仅是一个“可接受”的数字,这简直是一个奇迹!
它意味着,他们这套“算法驱动、工艺协同、在强大约束下挖掘极限”的方法论,
在原理上被完全打通了!他们用365nm的“老花眼”光刻机,
配合世界上最复杂的“大脑”(算法),真的看到了八十纳米世界的曙光!
“成……成功了?”一位年轻工程师喃喃道,眼泪毫无预兆地滚落下来。
“成功了!”
王定国院士重重一拍桌子,老泪纵横,
“孩子们,我们……我们真的做到了!八十纳米!我们摸到门槛了!”
冯建国一屁股坐在椅子上,双手捂住脸,肩膀剧烈地抖动起来,这个硬汉此刻泣不成声。
只有他知道,这35%的背后,是无数个濒临崩溃的夜晚,
是堆积如山的废片,是团队每一个人熬干的心血。
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