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第147章

“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。 他站起身,走到白板前,接过吴佳栋手里的笔。 “马总工,各位老师。我们今天来到这里,不是为了推销一套我们自己都不熟悉的理论。而是想和大家一起,探索一条能把理论和实践,完美结合起来的道路。” 他没有再提那些听起来很玄的词,而是开始讲一个具体的计划。 “第一步,组建团队。我们双方的人,混合编组。每个小组,都由一名龙芯的工程师和一名先锋的工程师,共同担任组长。一个懂理论,一个懂实践,互相学习,互相制约。” “第二步,不是设计,是培训。接下来的一个月,我们所有人,不分彼此,一起上课。我们来讲解SPARC架构,讲解硬件描述语言,讲解现代设计流程。也请各位老师傅,给我们讲解0.8微米工艺的每一个特性,每一个‘坑’。我们要让每个人,都学会对方的‘语言’。” “第三步,确定第一个目标。我们不求大求全,我们就从一个最简单的32位整数核心开始。我们的目标只有一个——在三个月内,完成设计,流片,并在这间会议室里,让它成功地运行起来,打印出‘Hello, World!’。” 这个计划,具体,务实,充满了可操作性。它没有画一个遥不可及的大饼,而是指明了一条崎岖但清晰可见的登山小路。 陈功听得热血沸腾,他猛地一拍桌子:“好!就这么干!老马,你觉得呢?” 老马看着林秋,这个比自己儿子还年轻的“总师”,看了很久。最后,他缓缓地,郑重地点了点头。 “我没意见。”他说,“我这把老骨头,也想学学,新东西是怎么玩的。” 会议室里,响起了一阵压抑不住的,热烈的掌声。 当天晚上,陈功在厂里的招待所,摆了最丰盛的一桌酒席。酒过三巡,雷天君已经和先锋厂的中层干部们勾肩搭背,打成了一片。 而林秋,则提前离席,一个人来到了那栋新的厂房外。巨大的玻璃幕墙后面,亮着柔和的黄光,那是无尘车间里特有的照明。隐约可以看到,穿着白色防尘服的工人们,在精密的仪器间,忙碌地穿梭。 他知道,从明天开始,一个由软件专家、学院教授、和一线老工匠组成的,堪称“史上最奇特”的芯片设计团队,将在这里,开始他们艰难的远征。 而他,将是这支队伍的旗手。 “龙芯一号”联合设计团队的第一个月,是在一间由旧仓库改造的大教室里度过的。 几十张课桌拼在一起,龙芯来的年轻研究员和先锋厂头发花白的老工程师们,插花着坐在一起。讲台上,林秋和吴佳栋轮流主讲,从二进制和逻辑门,一直讲到SPARC指令集和流水线结构。 气氛一开始是有些诡异的。 先锋厂的老师傅们,习惯了师傅带徒弟,手把手地教。他们听不惯林秋嘴里蹦出来的那些英文缩写——RTL,ALU,FPU……每次听到,都忍不住在下面小声嘀咕:“好好说中国话不行吗?非要拽洋文。” 而龙芯的年轻人,则对老师傅们提出的问题感到不可思议。 “林老师,”一位叫李师傅的老师傅站起来提问,“你说的这个‘寄存器’,我懂,就是个能存数的东西。可它到底是用多少个门电路搭的?D触发器和RS触发器,哪个更省面积?” 周毅在下面听得直想笑,心想这都什么年代了,谁还去关心一个寄存器是用什么触发器搭的。在硬件描述语言里,不就是一行`reg[31:0] data;`的事吗? 林秋却非常有耐心。他没有直接回答,而是反问:“李师傅,您觉得,我们为什么要关心它用的是哪种触发器?” “当然要关心!”李师傅理直气壮,“面积就是成本!功耗就是命!我们以前画版图,为了省一个晶体管,能抠半天!” “您说得对。”林秋点点头,“但在我们现在的设计规模下,一个CPU,有几百万甚至上千万个晶体管。如果我们还去关心每一个晶体管,那这个芯片,可能到我们退休都设计不完。” 他转身在白板上写下两个词:**抽象(Abstraction)**和**自动化(Automation)**。 “现代芯片设计的核心,就是用‘抽象’来对抗复杂性,用‘自动化’来提高效率。我们用硬件描述语言,是在‘行为级’进行抽象。我们不关心这个加法器是怎么实现的,我们只关心它能不能正确地完成‘A+B’。至于它具体用什么电路,有多少晶体管,这是‘逻辑综合’工具的工作,是自动化的过程。” “可是……万一那个自动化的工具,不靠谱呢?”李师傅问出了所有老工程师的心声。 “问得好。”林秋笑了,“所以,我们还需要另一套自动化的工具,叫‘形式验证’,去从数学上证明,综合出来的电路,和我们写的代码,在逻辑功能上是等价的。我们还需要‘静态时序分析’工具,去检查电路的速度,能不能满足我们的要求。我们所有的工作,就是构建和完善这一整套‘自动化’的信任链。” 这番话,让老工程师们若有所思。他们开始明白,他们和这群年轻人之间的差距,不是经验,而是一整套思想体系的代差。 文化冲突不仅发生在课堂上,也发生在日常工作中。 雷天君为了“促进团队融合”,想出了一个主意——每天晚饭后,组织“政治学习”,大家一起读报纸,谈感想。第一天,先锋厂的老师傅们碍于陈厂长的面子,都来了。雷天君慷慨激昂地念了一段社论,然后让大家发言。
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