华夏芯谷14nm研发中心的灯光,与euv实验室的孤勇之光不同,这里的光芒密集而灼热。
数百台伺服器组成的计算集群昼夜不休,散热风扇的轰鸣交织成一首沉闷的战歌,屏幕上滚动的晶片设计图、仿真曲线和良率分析报告,构成了这场“螺螄壳里做道场”攻坚战的核心战场。
梁志远的眼睛布满血丝,下巴上冒出了青色的胡茬。
他將一件厚厚的衝锋衣搭在椅背上,手里攥著一份刚列印出来的dtco仿真报告,指节因用力而微微发白。
“章宸博士,你看这里。”
他对著视频通话界面挥手,將报告凑近摄像头,
“按照我们『设计换良率』的思路,把高性能cpu核心和部分缓存拆分,通过chiplet集成,仿真良率从18%提升到了35%,但电晶体漏电率超標了12%,而且芯粒间的互联延迟比预期高了5纳秒。这性能损失……太大了。”
视频那头的章宸同样面色憔悴,他身后的白板上写满了关於finfet鰭片宽度与柵氧厚度的复杂公式。
“漏电率问题出在duv多重图形的掺杂工艺上,”
章宸的手指在触控板上滑动,调出一份三维电晶体结构图,
“三重图形导致的离子注入深度不均匀,我们之前的仿真模型低估了这种边缘效应。我建议,將鰭式场效应电晶体(finfet)的柵极长度从14nm微调至14.5nm,牺牲一点极致性能,换取漏电率的显著下降。你让团队按这个新结构重新跑仿真。”
“牺牲性能?”
旁边一位年轻工程师忍不住插话,他叫陈默,是“星火计划”的优秀学员,脸上带著对极致性能的执著,
“章博士,这样一来,我们的cpu单核频率会不会比水果的w3晶片差太多?市场能接受吗?”
章宸看著屏幕里的年轻人,眼神温和却坚定:
“陈默,我们现在的首要目標是『能造出来、能量產』。14nm工艺对我们而言,是从0到1的生死线,不是和巨头在极限性能上赛跑的舞台。先解决有无,再谈优劣。等良率稳定了,我们可以通过架构优化、甚至下一代工艺把性能追回来,但良率上不去,一切都是空谈。”
梁志远拍了拍陈默的肩膀:
“章博士说得对。用duv走多重图形,本身就是逆流而上,我们必须学会妥协,在性能、功耗、良率这个『不可能三角』里,找到属於我们自己的最佳平衡点。”
陈默深吸一口气,点了点头,立刻转身投入到仿真参数的调整中。实验室里再次只剩下键盘敲击声和伺服器风扇的嗡鸣。
几个小时后,新的仿真结果出来了:漏电率下降至標准范围內,互联延迟通过优化c-cis传输协议,压缩到了3.2纳秒,良率仿真数据定格在42%。
“有进展!”
团队里响起一阵压抑的欢呼。梁志远却不敢放鬆:
“42%还不够,距离量產所需的60%良率还有巨大差距。我们必须找到影响良率的关键瓶颈。”
他打开良率分析系统,调出电晶体失效分布图,屏幕上红色的失效热点,如同刺眼的警告,主要集中在cpu核心的柵极区域和芯粒互联的微焊盘处。
“柵极区域的失效,根子在光刻胶。”
一位工艺工程师分析道,
“我们现在用的国產光刻胶,在14nm节点的线宽均匀性和边缘粗糙度上,经过三次曝光后,还是差了口气。”
“互联焊盘的问题,在於duv多重图形导致的层间对准误差累积。”
另一位封装专家补充,
“每次曝光都有纳米级的偏差,叠加上去,焊盘的共面性就超標了,直接影响信號完整性和连接可靠性。”
两个核心问题,如同两只拦路虎,让实验室的气氛再次凝重。
梁志远立刻拨通了林薇的电话,语速急促:
“林总,我们被卡住了:一是14nm级光刻胶的线宽均匀性,二是多重图形的层间对准误差。需要供应链和工艺团队的紧急支援!”
林薇那边的背景音同样嘈杂:
“光刻胶,『火炬』攻坚组联合沪市化学所研发的新一代產品刚完成中试,样品明天空运到芯谷。对准误差,华科院自动化所开发的基於『小芯』ai算法的视觉对准系统已通过验证,我让他们技术团队下午就带原型机过来对接!”
支援来得如此之快,让团队精神一振。
下午,ai视觉对准系统抵达。调试、连接、模擬曝光……当第一组检测数据跳出时,负责封装的工程师兴奋地挥拳:
“层间对准误差从4.2纳米降至1.8纳米!互联焊盘的失效热点预计能减少一半以上!”
第二天,新一代光刻胶送抵。工艺团队立刻启动验证流程。
显微镜下,经过三次曝光、显影、刻蚀后的柵极图形边缘清晰、整齐,那令人头痛的锯齿状缺陷消失了!
“所有障碍已扫清,启动第一次工程流片!”
梁志远下达指令,整个研发中心的气氛瞬间绷紧至极限。
晶圆在產线上流转,光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积、化学机械拋光……每一道工序都牵动著所有人的心。
三天后,首批20片工程样片完成,被送入测试实验室。
探针台下,数据开始跳动。