第563章 双轨会诊

进入八月下旬，秋老虎威力正盛。

办公室里，风扇嗡嗡地转着，把热风从这头推到那头，聊胜于无。

吕辰翻着一份《昆仑1机接口通则》，搪瓷缸子里的茶换成了绿豆汤，这可是李怀德给大家的福利。

门被推开了，曾祺走了进来，手里拿着一卷图纸。

“吕辰，你看一下。”

“怎么了？”

曾祺把图纸展示了一下，露出里面密密麻麻的版图线条。

“双轨对比的结果出来了，问题不小。”

吕辰心里咯噔了一下。

双轨对比，是工业计算机26颗芯片版图设计的最后一道关口。

他们用两种方式独立完成了26颗芯片的版图设计，全手工绘制一套，星河cAd自动生成一套。

两套版图放在一起审视，互相暴露对方的缺陷。

这个想法是吕辰在两个月前提出的，当时大家都觉得是好事，两块版图一比对，取长补短，最后融合出一版最优的送流片。

但“问题不小”三个字从曾祺嘴里说出来，吕辰知道，事情没那么简单。

吕辰接过报告，翻开第一页。

是一张汇总表，左边列着“手工版问题”，右边列着“cAd版问题”，中间是“对比结论”。

每一行都用红笔标注了严重程度，有的一级，有的二级，有的三级。

他扫了一眼，眉头就皱了起来。

手工版的问题列了六类，每一类下面都有好几个具体的案例。

cAd版的问题也列了六类，数量不比手工版少。

他把报告合上，抬起头看着曾祺。

“明早开会吧，我把诸葛师兄和钱师姐请回来一起会诊。”

他想了想：“此外，我会把汪教授也请来，星河cAd的微程序是他写的，这些问题得让他看看。”

曾祺点了点头，转身出去了。

第二天一早，吕辰到办公室放下帆布包，就往第八组的设计室走。

来到设计室，里面已经坐满了人，气氛凝重。

曾祺坐在靠窗的位置，面前摊着厚厚一沓对比报告，手里握着一支红笔，在纸上写写画画。

诸葛彪叼着一根烟，靠在绘图桌旁边，眯着眼睛看墙上挂着的两张版图，左边是手工版，右边是cAd版，两张都是A0幅面，硫酸纸，线条密得像蛛网。

吴国华站在两张版图中间，手里拿着一根细长的金属棒，正点着图上某处，跟旁边的大张海说着什么。

吕辰走到自己的工位坐下，看着陆续进来的人。

除了第八组的骨干，其他组的负责人也来了，自动化控制中心的李师兄也来了，谢凯也带着两名惊雷设计室的人来旁听，连6305厂的设计中心都打发了几名设计师过来。

把设计室坐得满满当当。

钱兰推开人群走进来时，身后跟着头发花白的汪涵教授。

他是星河计划理论组副组长、微程序设计院理事会成员，星河cAd微程序的主要开发者。

“汪教授，您来了。”吕辰迎上去。

汪涵教授摆了摆手，带着一股子学术圈里才有的较真劲：“你让人叫我，我就来了。听说你们搞了个双轨对比，手工画了一套，cAd画了一套，拿来比比？我倒要看看，我的微程序到底输在哪儿。”

吕辰笑了笑：“不是输赢的事，是取长补短。您坐。”

钱兰带汪涵教授在前排坐下。

汪涵教授从兜里掏出一个黑皮本子，翻开空白页，把钢笔帽拧开，搁在本子旁边，表情认真。

“开始吧。”吕辰走到黑板前，把位置让给曾祺。

曾祺走到两张版图前面，拿起金属棒，点着左边那张手工版。

“各位，我先说手工版的问题。”

这些天他带着第八组的人一张图一张图地比对，每一处差异都记录在案，每一类问题都归纳总结，现在说出来，像是在念一份已经背熟的稿子。

“第一类问题，也是最严重的问题之一，时钟树严重不平衡。”

他用金属棒在手工版的GY-cU-01主控核心版图上画了一个圈。

“手工版的时钟线，由设计师凭经验手画。从时钟源到各触发器的走线长度差异很大。”

他点着图上的一处：“比如这条线，从时钟源出发，绕了半个芯片才到达目标触发器。”

金属棒移到另一处：“这条线就在旁边，距离很近。两条线的走线长度相差了2.3毫米。”

他把金属棒放下，转身看着台下。

“用星河cAd仿真后发现，手工版的时钟偏斜达到了800皮秒。设计指标是200皮秒以内，超标4倍。”

他顿了顿，补了一句：“而且不只是GY-cU-01，其他芯片也存在同样的问题。GY-cU-02的时钟偏斜620皮秒，GY-cU-R的时钟偏斜710皮秒，几乎所有手工版的大芯片，时钟偏斜都超标。”

台下嗡嗡声起来了。

诸葛彪把烟从嘴里拿下来，弹了弹烟灰，斜眼看着吕辰，嘴角带着一种“我可逮着机会了”的笑意。

“吕辰，GY-cU-01是你亲自画的吧？”

吕辰点了点头，没说话。

诸葛彪嘿嘿笑了起来：“你这手工画的时钟线，一根绕了半个芯片，一根就在旁边，这偏斜不超标才怪。你看看cAd那边，”

他用下巴朝右边那张cAd版努了努：“你看人家这h树，整整齐齐，从时钟源出发，走线长度基本相等，分叉点都在中间，到了末端，各分支延迟差不到100皮秒。”

吕辰端起搪瓷缸子喝了一口水，表情没什么变化，但嘴角微微抽了一下。

“继续。”他说。

曾祺点了点头，金属棒移到手工版的另一处。

“第二类问题，信号线间距不一致，串扰严重。”

他点着数据总线的一组相邻线。

“手工版的数据总线，相邻线间距不统一。这里，间距是线宽的1.5倍；这里，间距只有1.2倍；这里，间距又变成了1.8倍。”

他转过身：“原因可能是手抖，也可能是疏忽。而且手工版没有在敏感线之间加屏蔽地线。”

他翻过一页报告，念了一组数字。

“提取寄生参数后，手工版相邻线的耦合电容比cAd版大了40%。串扰毛刺幅度达到了逻辑阈值的60%。”

他加重语气：“最严重的地方，两根线画得太近，仿真的时候看不出来，但提取Rc参数后，毛刺幅度达到了2.5伏。这个电压，已经足以让后面的触发器误翻转。”

台下安静了一瞬。

谢凯带来的一名设计师举手问：“2.5伏的毛刺，那基本上就是逻辑错误了？”

“对。”曾祺点了点头，“如果不改，流片回来，这块芯片在特定条件下会随机出错，而且极难复现。”

汪涵教授在黑皮本子上记了几笔，钢笔沙沙地响。

“第三类问题，电源网格过细，IR drop超标。”

曾祺的金属棒移到电源线的区域。

“手工版按最小线宽画电源线，靠增加走线密度来降低电阻。但主干道的宽度不够。”

他在图上点了点几个关键位置。

“cAd版的自动电源网络综合，会根据电流密度自动加宽主干道，并且添加了电源条。对比仿真发现，手工版局部的IR drop达到了15%，cAd版不到5%。”

他翻开报告，念了一个具体的案例。

“GY-cU-03的Vdd线，有一段只画了20微米宽。仿真显示，峰值电流1.2安培时，这段线上的压降达到了0.6伏。到芯片远端，供电电压只剩4.4伏。”

他放下报告，看着台下。

“4.4伏，已经低于芯片的正常工作电压下限。某些门电路的延迟会增加30%以上，时序根本收不住。”

有人插了一句：“这不光是时序的问题，逻辑功能都可能出错。电压低于阈值，与门变与非，与非变或非，整个逻辑都乱了。”

曾祺点了点头，继续说。

“第四类问题，金属拐角存在锐角与缺口。”

他用金属棒点着手工版上一个拐角处。

“手工版在走线拐弯的地方，有人画出了小于90度的锐角。而且拐角内侧的线宽明显变细。”

他放大了一张局部图，那是一张扫描后的版图照片，拐角处线条急剧收窄，几乎要断掉。

“cAd版的自动布线只允许135度或90度拐角，并且在拐角处自动加粗。手工版的dRc人工检查虽然通过了，但还是有遗漏。”

6305厂的一名设计员道：“这种情况，刻蚀之后，拐角处会形成缩颈。流片回来，基本可以肯定是根断线。”

台下有人倒吸了一口凉气。

汪涵教授的钢笔停了一下，然后又继续写。

“第五类问题，缺少虚拟填充。”

曾祺点着手工版的大块空白区域。

“手工版在这些空白区域没有加tal。化学机械抛光之后，这些地方会凹陷。”

他在空中画了一个剖面图。

“凹陷的后果是，在后续光刻时，这些区域的焦深会偏差，影响图形精度。小范围还好，但大面积的空白区域，会直接影响整颗芯片的良率。”

“第六类问题，接触孔尺寸不一致。”

他的金属棒点着接触孔的区域。

“手工版不同模块的接触孔直径存在0.1到0.2微米的偏差，而且位置也有偏移。cAd版全部调用标准单元库，尺寸、间距完全一致。”

他翻开报告最后一页：“对比发现，手工版的部分接触孔，刻蚀后没有完全打开。接触电阻比正常值大了两个数量级。”

他把报告合上，放下金属棒，转过身。

“手工版的问题，就这些。”

设计室里安静了几秒。

吕辰坐在靠墙的位置，手指在桌面上轻轻叩着。

GY-cU-01是他亲手画的，时钟线绕了半个芯片，电源线只画了20微米宽，这些毛病都是他犯的。

他端起搪瓷缸子，喝了一口已经凉透的茶，苦得要命。

汪教授道：“说说cAd版的问题。”

曾祺点了点头，走到右边那张cAd版前面，拿起金属棒。

“手工版的问题不少，但cAd版的问题也不少。”

他在cAd版上点了几下。

“第一类问题，也是cAd版最核心的一个问题，关键路径布线绕远，延迟反而比手工版更大。”

他点着16位加法器的进位链。

“cAd版的自动布线，为了绕开障碍物，把进位链的走线绕了很远。从输入到输出，总长度达到了3毫米。”

金属棒移到手工版上对应的位置。

“手工版这边，设计师会手动推挤其他走线，给进位链让路，让它走直线。总长度只有1.8毫米。”

“对比仿真发现，cAd版进位链的延迟比手工版大了25%。时序收敛更困难。”

他顿了顿，补了一句：“而且这个问题不是个例。好几颗芯片的关键路径，cAd版都有绕远的情况。”

诸葛彪嘿嘿笑了一声：“cAd这是笨，它不知道哪条路要紧。它只知道‘从这里到那里有一条路可以走’，至于这条路弯了几个弯、绕了多远，它不在乎。”

汪涵教授手里的钢笔停了，抬起头看了诸葛彪一眼，没说话，低下头继续写。

曾祺继续说：“第二类问题，cAd版对特殊定制结构不智能。”

他点着cAd版上的存储阵列区域。

“存储阵列的位线，cAd也做了自动布线，导致位线长度不一致。位线长度不一样，读放大器就会失调。”

金属棒移到手工版。

“手工版这边，设计师手动匹配了位线长度，误差控制在1%以内。”

“对比发现，cAd版的存储单元读窗口变小，噪声容限下降。如果直接用这版流片，存储芯片的良率会很不好看。”

吴国华补充了一句：“这个问题在KL-SRAm的设计上我们也遇到过。当时手工匹配位线，花了两天时间。cAd版自动布线，十分钟就跑完了，但结果不能用。”

汪涵教授的钢笔在纸上顿了一下，留下一个墨点。

他用手背擦了擦，继续写。

“第三类问题，cAd版存在过多冗余过孔，增加了寄生电容。”

曾祺点着cAd版上密密麻麻的过孔。

“cAd版为了可靠性，在每个接触孔旁边自动加了冗余过孔。这本来是一件好事，但问题是，它不加区分，所有孔都加。”

他翻开报告，念了一组数据。

“冗余过孔导致节点的寄生电容增加了15%。某些关键路径的延迟比手工版大了，功耗也更高。”

他抬起头：“手工版只在关键节点加冗余过孔，其余地方用单孔。这个‘度’的把握，cAd还做不到。”

“第四类问题，cAd版缺乏对模拟和混合信号电路的直觉优化。”

他点着时钟驱动器的输出级。

“cAd版把时钟驱动器的输出级布局得太散，各个缓冲器分散在版图各处。时钟边沿因为走线长度的差异，变得不一致。”

“手工版这边，时钟缓冲器集中放置，输出级紧贴负载。cAd版的时钟上升时间比手工版长了0.3纳秒。”

他转过身：“0.3纳秒，对于4兆赫的时钟来说，已经是超过一个时钟周期的十分之一了。”

“第五类问题，cAd版违反了一些常规经验。”

“cAd版把敏感的复位线，布在了一条大电流开关信号线的旁边。两条线平行走了很长一段。”

他点着复位线的区域：“手工版的设计师，凭借经验，会主动避开这种布局。但cAd不知道。”

他翻开报告，念了一句：“复位线上的毛刺，幅度达到了逻辑阈值的70%，可能引起误复位。”

“第六类问题，过度遵守规则，导致面积浪费。”

他用金属棒在cAd版上画了一个大圈。

“cAd版把所有线间距统一设为2倍最小间距，不分信号类型、不分重要性。结果是，芯片面积比手工版大了12%。”

他看着台下：“手工版会根据信号类型分级设间距。关键信号线宽、间距大，非关键的信号线挤一挤。cAd没有这个判断能力。”

他放下金属棒，退后一步。

“cAd版的问题，就这些。”

设计室里彻底安静了。

汪涵教授放下钢笔，看着黑板上那两列问题，表情看不出什么，但手指在笔记本的封皮上轻轻摩挲着。

钱兰翻开报告，总结了一句：“手工版的问题，集中在三点：时钟不平衡、信号完整性差、电源网格弱。cAd版的问题，也集中在三点：关键路径绕远、特殊结构不智能、面积浪费。”

她合上报告，看着吕辰。

诸葛彪把烟叼在嘴角，眯着眼睛看那两张版图，慢悠悠地说了一句：“手工版有时序和可靠性的硬伤，cAd版有面积和关键路径绕远的毛病。两条腿走路，是对的。”

吕辰放下笑：“手工版和cAd版，各有优劣。手工版的优势是‘经验’，cAd版的优势是‘规矩’。但经验和规矩，都不完美。”

他站起来，走到两张版图中间。

“我提一个融合方案。”

他转过身，看着所有人。

“以cAd版为基底。cAd版的布局规整、dRc干净、时钟树平衡、电源网格强壮，这些比手工版强。把这些作为基础，省去从头开始的时间。”

他竖起第二根手指。

“在cAd版的基础上，用手工优化关键路径和特殊结构。16位加法器的进位链，用手工版的经验，在cAd版里手动拉直。存储阵列的位线，用手工匹配。时钟驱动器的输出级，用手工集中布局。”

他竖起第三根手指。

“用手工版的布线智慧和经验规则，去修正cAd的自动布线约束文件。把手工版里那些‘不成文的经验’，变成cAd能理解的约束。以后跑自动布线，就不需要再手工改一遍了。”

他放下手，看着曾祺。

曾祺点点头：“这个融合方案可行，我带着人先做。以cAd版为底，手工改关键路径。改完再跑一遍验证，确认没有问题再送流片。”

钱兰道：“今天手工版暴露出来的六个问题，我会将其录入《常见缺陷清单》，以后手工画版图，这六条是红线。”

她顿了顿：“cAd版暴露出来的六个问题，我也会整理成一份《常见缺陷清单》，回头跟微程序设计院对接，看看哪些问题能在算法层面解决，哪些需要设计师手动干预。”

吕辰最后看向汪涵教授。

“汪教授，双轨对比的事，还没完。有些问题，不是靠手工改就能解决的，得从cAd的算法层面动刀。您跟我们走一趟，去机房看看？”

汪涵教授合上黑皮本子，站起来。

“走。”