第47章 芯片研发（1/2）

凌晨三点的星途半导体研发中心，光刻机房的冷白光透过观察窗，在走廊地面投下一道狭长的光影。林夏靠在走廊的金属墙壁上，指尖捏着一片刚从光刻机里取出的晶圆，晶圆表面泛着淡紫色的荧光，像凝结了一捧星河。作为星途半导体先进工艺研发部的核心工程师，这样与光刻胶、晶圆、纳米级电路为伴的深夜，已经占据了他近五年职业生涯的大半。

“林工，3号机的光刻胶涂胶均匀度达标了！”机房里传来技术员小张的喊声，带着难掩的兴奋。

林夏推开门走进机房，一股混合着光刻胶特殊气味和冷却系统冷气的味道扑面而来。他戴上防静电手套，接过小张递来的检测报告，目光快速扫过上面的数据：“线宽偏差控制在0.3纳米内，边缘粗糙度符合要求，不错。”他将晶圆轻轻放在检测台上，显微镜下，密密麻麻的电路如同精密的城市路网，每一条导线的宽度仅有7纳米——这是他们团队正在攻坚的新一代高性能计算芯片的核心制程。

星途半导体成立于十年前，是国内少数能自主研发7纳米及以下先进制程芯片的企业。林夏所在的团队负责的“启明星”芯片项目，目标是打破国外企业在高端计算芯片领域的垄断，应用于人工智能服务器、超算中心等关键场景。作为项目的电路设计与制程优化负责人，林夏肩上的担子不言而喻。

“林工，您都连续熬了两个通宵了，要不要去休息室眯一会儿？”小张看着林夏布满血丝的眼睛，有些担心地说。

林夏摇了摇头，拿起旁边的咖啡喝了一口，苦涩的液体顺着喉咙滑下，稍微驱散了些许疲惫：“再等等，等完成第一道蚀刻工序，确认没有问题再说。”他的目光重新回到显微镜上，手指在控制面板上轻轻滑动，调整着焦距。

这已经是“启明星”芯片的第三次流片。前两次流片都因为不同的问题失败了：第一次是因为电路布局不合理，导致芯片功耗超标；第二次则是蚀刻过程中出现了微小的针孔缺陷，影响了芯片的稳定性。每一次流片失败，都意味着数百万的研发成本付诸东流，更意味着项目进度要往后推迟至少一个月。

现在，整个团队都处在一种高压状态下。公司管理层已经给出了最后期限，如果这次流片再失败，“启明星”项目可能会被暂时搁置，资源将被调配到其他更成熟的产品线。

凌晨五点，第一道蚀刻工序顺利完成。林夏带领团队成员对晶圆进行了初步检测，没有发现明显的缺陷。他终于松了口气，安排小张和其他技术员轮流休息，自己则回到办公室，打开电脑开始整理数据。

办公桌上，放着一张相框，里面是他和大学导师陈教授的合影。陈教授是国内着名的微电子专家，也是林夏走上芯片研发道路的引路人。当年，林夏在大学期间跟着陈教授做课题，第一次接触到芯片设计时，就被这种在方寸之间构建复杂世界的魅力深深吸引。

“芯片是现代工业的‘大脑’，如果我们不能掌握核心技术，就永远要受制于人。”陈教授当年的话，至今仍回荡在林夏耳边。也正是带着这份信念，林夏在毕业后拒绝了国外多家知名半导体企业的邀请，选择加入刚刚起步的星途半导体，从一名普通的电路设计工程师做起，一步步成长为项目核心。

上午九点，研发中心的人渐渐多了起来。林夏的直属上司，研发部总监赵磊走进了他的办公室。赵磊手里拿着一份文件，脸上带着一丝凝重：“林夏，刚接到市场部的消息，国外的辉光半导体推出了一款新的6纳米计算芯片，性能比我们正在研发的‘启明星’还要高出5%，而且预计下个月就会正式量产。”

林夏的心沉了一下。辉光半导体是全球半导体行业的巨头，在高端计算芯片领域占据着主导地位。“他们的6纳米制程，良率能保证吗？”

“根据目前的消息，他们的良率已经达到了80%以上。”赵磊叹了口气，“现在的情况对我们很不利，如果‘启明星’不能在性能上超越他们，或者在功耗、成本上有明显优势，就算研发成功，也很难打开市场。”

林夏沉默了片刻。“启明星”芯片采用的是7纳米制程，在制程上比对方落后一代。想要在性能上超越，就必须在电路架构、算法优化等方面下功夫。“赵总，我想调整一下芯片的缓存架构，采用异构缓存设计，这样可以在不增加太多功耗的前提下，提升数据读写速度。”

赵磊点了点头：“我支持你，但时间不多了。这次流片的晶圆如果检测没问题，后续的封装测试必须加快进度，同时架构调整的方案也要尽快拿出来。”

“我明白。”林夏坚定地说。

接下来的几天，林夏和团队成员们几乎是连轴转。白天，他们忙着对晶圆进行后续的封装和测试；晚上，林夏则带领几名核心成员，加班加点地修改芯片的缓存架构设计。

异构缓存设计是一项复杂的技术，需要重新规划缓存的层级结构、数据迁移策略，还要考虑与现有电路的兼容性。林夏和团队成员们经常为了一个设计细节争论到深夜，白板上写满了密密麻麻的公式和电路图。

有一次，团队里的年轻工程师小李提出了一个大胆的想法：“林工，我们能不能采用动态缓存分配技术，根据不同的应用场景，自动调整各层级缓存的容量和访问优先级？这样可以进一步提升芯片的能效比。”

林夏眼前一亮。这个想法虽然有风险，但如果能够实现，确实能让芯片的性能得到显着提升。“这个思路很好，但实现起来难度很大，而且会增加芯片的设计复杂度。”他沉吟道，“我们可以先做一个简化版的原型，进行仿真测试，看看效果。”

接下来的一周，林夏和小李等人全身心投入到动态缓存分配技术的研发中。他们放弃了所有的休息时间，吃饭、睡觉都在研发中心，累了就趴在桌子上打个盹，醒了就继续工作。

仿真测试的过程并不顺利。一开始，动态缓存分配算法经常出现数据冲突的问题，导致芯片的性能不仅没有提升，反而下降了。林夏没有气馁，他带领团队一点点排查问题，修改算法逻辑。

就在他们快要绝望的时候，终于找到了问题的根源：数据迁移的触发机制不够精准，导致缓存之间的切换过于频繁。林夏调整了触发阈值，并优化了数据迁移的路径，再次进行仿真测试时，芯片的性能提升了12%，功耗却降低了8%。

“成功了！”小李兴奋地跳了起来。

林夏也露出了久违的笑容。这个结果，让他们看到了希望。

与此同时，第一批“启明星”芯片的封装测试工作也顺利完成。测试数据显示，芯片的综合性能已经达到了设计目标，功耗也控制得不错。但林夏知道，这还不够。他们必须尽快将新的缓存架构应用到芯片中，进行第四次流片。

然而，新的问题又出现了。公司的晶圆产能有限，目前所有的晶圆都被用于现有产品线的生产，想要申请新的晶圆进行第四次流片，至少需要等待一个月。

“这不行，我们等不起一个月。”林夏找到赵磊，焦急地说，“辉光半导体的芯片下个月就要量产了，如果我们不能尽快完成第四次流片，就算研发成功，也会错失市场良机。”

赵磊也很无奈：“我已经和生产部门沟通过了，他们的产能确实很紧张。除非我们能找到其他的晶圆代工厂。”

林夏想到了国内的一家新兴晶圆代工厂——华芯制造。华芯制造近年来发展迅速，已经具备了7纳米制程的生产能力，而且产能相对充足。“赵总，我们可以联系华芯制造，让他们为我们代工晶圆。”

“华芯制造的良率能保证吗？”赵磊有些担忧。

“我之前和他们的技术负责人交流过，他们的7纳米制程良率已经达到了75%以上，虽然比我们自己的工厂稍低，但完全可以满足我们的需求。”林夏说，“而且他们的代工价格相对较低，可以降低我们的研发成本。”

赵磊考虑了一下，最终同意了林夏的提议：“好，你负责联系华芯制造，我来协调资金和相关手续。”