第256章 国产通信芯片自主设计启动[1/2页]

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    卷首语

    nbsp【画面：1975nbsp年nbsp10nbsp月的上海半导体研究所保密实验室，45nbsp岁的芯片设计总工程师老唐正趴在nbsp30nbsp倍显微镜前，用鸭嘴笔在聚酯薄膜上绘制晶体管版图，笔尖在nbsp10nbsp微米宽的栅极线条上微微颤抖。他的白大褂口袋里露出半截nbsp1974nbsp年的《国外集成电路发展动态》，“Intelnbsp8080nbsp芯片集成nbsp6000nbsp只晶体管”nbsp的译文旁，用红笔写着nbsp“我们的目标：1000nbsp只”。镜头扫过斑驳的铁皮工作台，国产nbsp“红旗nbspnbsp2nbsp型”nbsp光刻机的紫外灯正在预热，旁边散落着算盘、三角板和手绘的芯片架构图，图上nbsp“通信专用芯片”nbsp的标题下，用铅笔标注着nbsp“从零开始”nbsp的字样。字幕浮现：1975nbsp年深秋，当国际芯片产业已进入小规模集成时代，中国科研人员在算盘与显微镜之间展开芯片突围。老唐团队用坐标纸绘制逻辑门电路，在晶体管的排列组合中寻找通信密码，于国产光刻胶的黏性与紫外光的曝光时间里探索制造边界nbsp——nbsp那些被橡皮蹭破的聚酯薄膜、在算盘上演算的晶体管参数、在保密柜里保存的首版设计图，终将在历史的硅片上，刻下中国通信芯片自主设计的第一组逻辑门电路。】

    nbsp1975nbsp年nbsp10nbsp月nbsp10nbsp日，第四机械工业部的技术论证会上，老唐将《国产通信芯片可行性报告》摔在覆盖着绿漆的会议桌上，28nbsp页报告中nbsp“设备空白率nbsp85%”nbsp的结论让nbsp26nbsp岁的助手小陈手中的圆规滑落。“我们连nbsp5nbsp微米的光刻工艺都没掌握，”nbsp老唐敲了敲从香港辗转获得的nbspIntelnbsp4004nbsp芯片照片，“但战场上的通信设备等不了进口芯片。”nbsp他的目光落在墙角积灰的nbsp“108nbsp乙型”nbsp计算机，这台每秒运算nbsp1.2nbsp万次的设备，即将承担起芯片逻辑模拟的核心任务。

    nbsp一、坐标纸上的架构突围

    nbsp根据《1975nbsp年国产通信芯片研发档案》（档案编号nbspXJKF19751001），老唐团队的首要任务是确定芯片架构。在保密室的黑板上，老唐用粉笔写下nbsp“通信芯片三要素”：信号调制、数据编码、电源管理。当讨论到nbsp“是否采用国外流行的nbspPMOSnbsp工艺”nbsp时，负责工艺的老张提出异议：“上海冶金所的硅栅材料还在试验，PMOSnbsp的衬底制备需要进口设备。”nbsp老唐盯着从苏联带回的《半导体器件工艺学》译本，突然想起nbsp1965nbsp年研制晶体管的经历：“当年我们用陶瓷片做衬底，现在就用nbspNMOS，国产二氧化硅层能扛住。”

    nbsp10nbsp月nbsp15nbsp日，首次架构设计会持续到凌晨nbsp3nbsp点。小陈在坐标纸上画出nbsp128nbsp位的移位寄存器结构，老唐却发现时钟信号延迟达nbsp200ns，这在通信芯片中足以导致数据错位。“就像接力赛接棒失误，”nbsp他用三角板修正时钟树布局，“得给每个寄存器装个‘同步哨。”nbsp这个后来被称为nbsp“分布式时钟缓冲”nbsp的设计，让时钟偏差控制在nbsp50nsnbsp以内，却在坐标纸上留下了nbsp17nbsp处修改痕迹。

    nbsp二、算盘上的晶体管博弈

    nbsp在确定晶体管参数时，团队遭遇nbsp“国产材料限制”nbsp难题。上海硅厂提供的单晶硅片，杂质浓度比国外标准高nbsp3nbsp个数量级，导致晶体管的漏电流超标。老唐带着团队用算盘计算杂质分布对阈值电压的影响，发现当栅氧化层厚度从nbsp1nbsp微米增加到nbsp1.2nbsp微米，漏电流可下降nbsp40%。“就像给晶体管穿件厚外套，”nbsp他在实验日志中画下氧化层结构，“虽然速度慢了，但稳定性过了关。”

    nbsp更严峻的挑战是集成度。国外同期芯片集成度已达nbsp6000nbsp只晶体管，而老唐团队受限于nbsp10nbsp微米的光刻精度，只能在nbsp3mm×3mmnbsp的硅片上排列nbsp1200nbsp只晶体管。“那就聚焦通信核心功能，”nbsp老唐圈出nbsp“调制解调”nbsp模块，“让每只晶体管都当通信兵，不养闲兵。”nbsp这个nbsp“精准集成”nbsp策略，让芯片面积缩小nbsp40%，却在逻辑设计上增加了nbsp37nbsp条跨层连线。

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