政治部成立后第三天,周主任就把办公室搬到了研究所主楼二层。
门上挂着一块新牌子,白底红字,写着“政治部”三个字,旁边还有一行小字:“组织科、宣传科、保卫科”。
吕辰路过的时候往里看了一眼,屋里已经坐满了人,周主任坐在靠窗的桌前,面前摊着几个本子,正跟一个年轻干事交代什么。
桌上摆着一部黑色电话机,旁边放着一个军绿色的搪瓷缸,缸子上印着“为人民服务”。
他收回目光,快步上了右翼楼二楼。
编程机的控制核心芯片设计,已经进入最紧张的阶段。
第一小队的六个人分成了两班,周建国带着大张海、高函白天画版图,赵保成带着孙明樟、罗燕晚上接着干。
绘图桌上铺满了坐标纸,密密麻麻的线条像一座微缩的城市,每一条线都要精确到微米,每一个晶体管的位置都要反复推敲。
吕辰白天在办公室坐镇,晚上也经常熬到深夜。
时间进入七月,部算是画出来第一版电路图。
这天中午,周建国推门进来,手里端着一碗面。
“吕工,先吃饭吧。”
吕辰抬起头,揉了揉眼睛,接过碗。
面条是食堂的,清汤寡水,上面飘着几片白菜叶子,连点油星都看不见。
“今天的菜呢?”他问。
周建国苦笑了一下:“食堂说肉没了,油也快没了,只能凑合。”
吕辰沉默了几秒,低头吃面。
面条没什么味道,但他吃得很认真,一口一口,把碗里的汤都喝干净了。
“手算结束了?”他放下碗。
周建国摇摇头:“程序计数器、指令寄存器、累加器都算完了,微程序控制器那块,赵保成他们刚开了个头。”
他顿了顿:“吕工,现在就差我们小队了,其他小队都已经走完了仿真。”
吕辰点点头:“中试线正在做着其他任务,咱们有时间,慢慢来,逻辑问题要尽可能留在中试之前。”
又讨论了一些仿真的验证方案,周建国才离去。
吕辰又看了一会儿版图,转身走到窗前,点了一根烟。
七月流火,热得像蒸笼,连树上的知了都懒得鸣叫。
一辆火车缓缓停靠在红星轧钢厂的料场,密密麻麻的工人如蚂蚁般簇拥着各种机械忙着卸货。
新厂区持续释放着滚滚浓烟,偶尔传来一阵机器的轰鸣。
远处,6305厂的工地上,巨大的塔吊日夜忙碌,三个车间的轮廓已经越来越完整。
他正看着,听见有人叫他。
“吕工?”
他转过身,是政治部的一个年轻干事,戴着一副眼镜,文质彬彬的,手里抱着几个档案盒。
“王干事,你怎么来了?”
王干事把档案盒放在桌子上:“您的技术档案整理好了,需要您亲自确认签字。”
吕辰愣了一下:“这么快?”
“周主任催得紧,让我们一个月内把所有研究员的技术档案建起来。这几天我们加班加点,总算弄完了。”
他说着打开了一个盒子,拿出几页纸交给吕辰。
吕辰疑惑:“这么多?”
王干事笑了笑:“您参与的项目多,提交的报告多,档案自然就多了。”
吕辰把烟掐灭,接过看了起来,这是一份个人履历表,厚厚一沓,用钢笔填写,字迹工工整整。
他一条一条往下看。
姓名:吕辰。性别:男。出生年月:1938年3月。籍贯:北京。政治面貌:中共党员。家庭成分:贫农(烈属)。
现任职务:红星轧钢厂高级工程师、清华大学研究生、科研助教、红星工业研究所核心研究员。
专研领域:机械设计制造、集成电路、自动化应用、电磁学、精密制造。
吕辰数了数,七八个领域,每一个后面都列了一大串项目名称。
他往下翻,第二页是项目经历。
《中厚板热处理线全流程自动化系统》——核心成员,负责系统集成与控制逻辑。
《电子耳朵设备振动监测系统》——技术顾问,负责系统架构指导。
《红外测温枪》——技术发起人,负责系统架构指导。
《余热发电与区域供暖系统》——核心成员,负责系统集成。
《轧制过程自适应控制系统》——项目牵头人。
《可编程逻辑控制器概念设计》——项目牵头人。
《高频脉冲电机及其驱动系统》——项目牵头人,负责总体架构与控制芯片设计。
《微程序辅助编程机》——项目牵头人,负责总体架构与控制核心设计。
《Gpmc-01芯片设计》——核心成员,负责系统架构与验证。
《红星一号计算器》——核心成员,负责系统架构与验证。
《红星二号计算器》——核心成员,负责系统架构与验证。
……
密密麻麻列了两页,吕辰自己都不知道自己参与了这么多项目。
他接着往下翻,第三页是技术报告清单。
《Gpmc-01芯片首次流片失效分析报告》——合着。
《高频脉冲电机总体设计方案》——独立完成。
《微程序辅助编程机总体构想与实施方案》——独立完成。
《集成电路标准单元库使用手册》第一卷——参与编写。
《国产集成电路可靠性测试规范》——参与编写。
《冶金企业余热综合利用技术规范》——参与编写。
……
又是密密麻麻两页。
第四页是论文清单,只有一篇,就是他的毕业论文《论集成电路对工业自动化系统的赋能与革命》。
第五页是学生信息。
龙小楠、李振、王海、赵青、刘跃文、潘岑。六个人,每个人的姓名、年龄、入学时间、研究方向、当前状态,都列得清清楚楚。
“吕辰同志在红星工业研究所工作期间,表现出极高的技术敏感性和系统集成能力。其长于将理论构想转化为工程实践,善于协调多领域技术资源解决复杂系统问题。在多个重大项目中担任牵头人或核心成员,发挥了不可替代的作用。该同志政治立场坚定,技术功底扎实,工作作风严谨,具备成为顶尖系统集成专家的潜力。”
吕辰看完,沉默了一会儿。
这份档案,把他这几年的工作,梳理得清清楚楚。
他翻开最后一页,导师栏已签下了刘星海教授的名字,组织栏签着工业部孙老的名字,用人单位栏签着李怀德的名字。
拿起笔,在最后签下自己的名字,又逐页翻回去,在每一处需要确认的地方都签了字。
签完最后一个字,他把笔放下,看着王干事:“行了。”
王干事接过放回档案盒,又打依次打开另外几个盒子,把龙小楠、李振、王海、赵青、刘跃文、潘岑等六人的档案递给吕辰。
“吕工,这是您名下六位学生的信息,也需要您确认一下。”
吕辰接过来看了看,是龙小楠他们的材料,每人一份,内容跟档案里差不多。
他一一签字,交还给王干事。
王干事收好名单,站起来:“吕工,麻烦您了。”
吕辰摆摆手:“应该的。”
王干事走后没多久,门又被推开了。
钱兰和诸葛彪站在门口,诸葛彪一脸坏笑。
钱兰脸上却是一种说不上来的表情,像是兴奋,又像是紧张。
“存储组的人来了,哈工大的陈老师。”钱兰说,“他把存储芯片的设计送到了6305厂,走,咱们一起去看看。”
吕辰心里一动,拿起桌上的笔记本:“走。”
三个人骑车到6305厂,登记放行,一路来到设计中心。
会议室的门开着,里面已经坐了一圈人。
陈光远坐在主位上,旁边是哈工大的陈老师,风度翩翩的他带上眼镜后,气质变得文质彬彬,全身上下都写着知识二字。
他面前摊着几张图纸,正用手指着图上的线条,跟旁边的人说着什么。
对面坐着6305厂各中心的专家,还有设计中心各组的组长,一共十几个人,一个个表情严肃。
吕辰三人走了进去,找了个位置坐下。
陈光远看见他们,点了点头:“陈老师,人到齐了,坐下听。”
陈老师停止了讲解,起身和三人见礼,走到黑板前,拿起粉笔,开始讲。
他画了一个简图,那是一个存储单元的阵列图,横竖交错的线条,整整齐齐,像一张棋盘。
“各位,”陈老师的声音中气很足,“我们给昆仑做了两款存储芯片,我先来讲第一款。”
他在阵列图上画了一个小方块:“这款是暂存存储器,定义就是给昆仑的运算核心当‘草稿纸’用的。微程序代码、中间数据、临时变量,都得有个地方暂存。”
他又在方块里画了几个管子:“我们用的六管静态存储单元。六个管子存一个比特,稳定,可靠,不需要刷新,上电就能用,断电就丢。”
台下有人点头。
陈老师继续说:“这个方案的优点有几个。”
他竖起第一根手指:“第一,随机存取。给一个地址,数据就出来,不需要等磁芯转,不需要等磁带倒。工程师的指令到哪里,数据就得立刻出现在哪儿。我们认为,这才是‘草稿纸’应该有的速度。”
他又竖起第二根手指:“第二,耐造。不用在恒温恒湿的实验室里供着。六管单元是静态的,没有电容漏电的问题,温度范围宽,电源波动也能扛。零下十度到四十度,随便用。”
他放下粉笔,转过身:“我们认为,以当前的5微米工艺,能造出来。”
陈光远点了点头:“工艺这边没问题。”
“缺点是容量小。”他很坦率,“六管单元面积大,一片芯片里放不了多少。这一款是256乘8的存储单元阵列,只能放2kbit。”
台下有人小声议论。
2kbit,256个字节,连一篇短文章都存不下。
吕辰和诸葛彪侧头看了一眼钱兰,又对视了一眼,这完全和钱兰的方案一模一样。
陈老师正要继续讲,钱兰举手了。
“陈老师,我能不能问几个问题?”
陈老师看着她:“您是?”
“钱兰,红星工业研究所集成电路实验室的。我也为昆仑的编辑机做了一个存储芯片的设计,跟您的思路很像,想请教几个细节。”
陈老师点点头:“您问。”
钱兰站起来,走到黑板前,拿起一支粉笔。
“您这个设计,用的是六管静态单元,那外围逻辑电路呢?地址译码器是怎么做的?”
陈老师在阵列图旁边画了一个小方块:“行译码器和列译码器,标准的与非门阵列。地址信号进来,译码,选中对应的行和列。”
钱兰追问:“译码器的逻辑门,用的是标准单元库里的吗?”
“标准单元库?这是什么东西?我们这个是自己设计的。”陈老师疑惑。
钱兰皱了皱眉:“标准单元库是我们实验室专门为集成电路开展的逻辑门单元,在电路设计中能直接复用,提高设计效率,目前已经收录了400多个标准单元。”
陈老师琢磨道:“这个方法好,我们可以用吗?”
钱兰点点头:“当然可以,标准单元库是星河计划的基础工程,我们欢迎所有人加入到单元库的建设之当,一起建设一起利用。”
钱兰顿了顿:“陈老师,你能不能讲讲你们的设计。”
陈老师点点头,在黑板上把他们的设计讲解出来。
等他讲完,钱兰道:“陈老师,我把我们的方案也讲一下。”
“愿闻其详!”陈老师很感兴趣。
钱兰在黑板上画了一个自己的方案:“我们的设计,译码器用了预充电电路。地址变化的时候,所有字线先预充到高电平,然后根据译码结果把不需要的拉低。这样能降低功耗,提高速度。”
陈老师看了几秒,点点头:“这个思路好。我们的译码器是直接驱动,功耗确实偏大。你这个预充电,能省不少。”
钱兰又画了一个方块:“读写控制电路呢?您用的什么结构?”
陈老师在黑板上画了一个简图:“标准的读写控制,写的时候直接驱动位线,读的时候用灵敏放大器感知位线上的信号。”
他顿了顿,又补充了一句:“我们的灵敏放大器是差分的,能感知几十毫伏的信号变化,灵敏度很高。”
钱兰愣了一下:“你们加了灵敏放大器?”
“对。”陈老师说,“六管单元的读信号很弱,不加灵敏放大器,读出来的数据可能不对。你们没加?”
钱兰沉默了一秒,摇摇头:“我们是直接用反相器做读放大器,信号弱的时候容易出错。”
陈老师笑了笑:“那你们的读可靠性有问题。回去加上。”
钱兰在笔记本上记下来,又问:“写入驱动器呢?”
陈老师又画了一个图:“标准的推挽结构,能提供大电流,把数据写进单元。”
钱兰看了一眼,眼睛亮了:“你们的写入驱动器,能提供多少电流?”
“设计值是1毫安。实测能到1.5。”
钱兰吸了一口气:“我们的只有0.5毫安,写的时候经常写不进去。这个参数,我得回去改。”
她顿了顿,又问:“输出缓冲器呢?”
陈老师在黑板角落画了一个小图:“三态输出缓冲器。读的时候,根据片选信号,决定是把数据放到总线上,还是变成高阻态。这样多个芯片可以共享数据线。”
钱兰点点头:“这个我们有。”
她走回座位,坐下。
会议室里安静了几秒。
陈光远打破沉默:“小钱,你们的方案,跟陈老师的比,优缺点是什么?”
钱兰想了想,说:“译码器方面,我们的预充电方案更优,功耗更低。读写控制方面,陈老师的灵敏放大器方案更可靠。写入驱动方面,陈老师的电流更大,写入更稳。输出缓冲器,两家都有。”
她顿了顿:“总体来说,陈老师的方案在某些细节上比我们考虑得更周全。特别是灵敏放大器,我们之前忽略了,回去得加上。”
陈老师笑了笑:“钱工,你的方案也不差。预充电那个思路很好,我认为我们应该统合一下,做出更好的来。”
钱兰点点头:“陈老师说的对,我邀请你到我们实验室参与设计,一起做出更好的存储来。”
会议室里的气氛松弛下来。
陈光远正要说话,陈老师又开口了:“等等,我还没讲完。”
他转身,在黑板上又画了一个图。
这次的图更复杂,阵列更大,线条更密。
“这是我们设计的第二款。”他说,“动态随机存储。”
台下安静了。
陈老师指着那个图:“一管一容。一个比特只用一个管子加一个电容。面积是六管单元的六分之一,甚至十分之一。同样的芯片面积,容量能翻十倍。”
他转过身,看着台下:“这一款的目标容量,是4kbit。256x16,或者512x8。”
台下有人倒吸一口气。
4kbit,512个字节,是上一款的八倍。
陈老师正要继续讲,钱兰又举手了。
“陈老师,我能不能问几个问题?”
陈老师看着她:“问。”
钱兰站起来,走到黑板前。
“第一,电容怎么画?”
她拿起粉笔,在动态存储单元的图旁边画了一个剖面图。
“五微米工艺,要在硅片上做一个能稳定存储电荷的电容。它需要极薄的介质层,需要足够大的极板面积,需要极低的漏电流。这三个要求,每一个都在挑战我们现有的材料和工艺极限。”
她转过身,看着台下的胡教授。
作为6305厂动力中心的专家,胡教授想了想,说:“钱兰说得对。我们目前能做出的最薄氧化层,针孔密度大概是每平方厘米几十个。做电容的话,漏电流会很大,存不住电荷。”
陈老师的脸色变了一下,但没说话。
钱兰继续问:“第二,怎么刷新?”
她在黑板上画了一个时序图。
“动态存储,电荷会漏,必须定期刷新。几毫秒就得把所有比特读一遍再写回去。这个刷新电路,如果做在外面,编程机的主控芯片就得额外处理刷新逻辑。如果做在里面,芯片面积又得加上一大块刷新控制电路。”
她放下粉笔,看着陈老师:“而且刷新的时候,芯片不能正常读写,时序上就得留出‘空白期’。昆仑的编程机是实时编辑的,工程师敲键盘的时候,不能等几微秒让芯片‘喘口气’吧?”
陈老师没说话。
钱兰又问:“第三,环境适应性。”
她指了指窗外的太阳:“冬天办公室里温度零下十度,夏天车间里四十度。动态存储的漏电流随温度指数级上升,高温下电荷根本存不住。要保证它在全温度范围内稳定工作,要么加温补电路,要么把刷新频率提得极高。无论哪种,都是巨大的工程。”
会议室里安静得能听见空调的嗡嗡声。
钱兰说了第四点:“第四,维修问题。六管静态单元,出问题了,能拿着放大镜对着版图查。哪个管子坏了,哪条线断了,能定位,能分析,能改。动态存储,电容漏电的原因可能是氧化层针孔、可能是杂质沾污、可能是界面态陷阱……查出来难,改起来更难。”
她看着陈老师:“陈老师,我的问题问完了。”
会议室里一片寂静。
陈老师被驳得有点下不来台,脸上的表情变了好几下。
所有人都惊呆了,都没想到钱兰会这么不给面子。
过了好几秒,陈老师叹了口气:“钱工,你说得对。动态存储,以现在的工艺条件,确实做不出来。”
他转身,把黑板上的动态存储图擦了。
“但这个东西,方向是对的。”
他重新写下一行字:一管一容,是未来。
“我们现在做不出来,不代表以后做不出来。等工艺成熟了,等氧化层质量上去了,等能把刷新电路做得足够小、足够可靠,这条路,一定要走。”
吕辰这时候站起来,打圆场:“陈老师说得对。追求大容量,方向没有错。这个方案非常有价值。”
他看了看钱兰,又看了看陈老师:“咱们现在要做的,是给编程机做一块‘现在就能用、出了问题自己能修’的存储芯片。但动态存储的研究,不能停。等条件成熟了,这就是下一代存储芯片的基础。”
钱兰也点点头:“陈老师,我刚才不是否定您的方案。一管一容,确实是未来的方向。等咱们的工艺成熟了,等氧化层质量上去了,等能把刷新电路做得足够小、足够可靠,我一定去做。”
陈老师看着她,忽然笑了:“钱工,您这个脾气,我喜欢。”
他走回座位,坐下,喝了一口水。
钱兰脸一下子红了,诸葛彪和吕辰对视了一眼,忍不住偷笑起来。
吕辰忍着笑,总结道:“行,那咱们就定下来。第一款静态存储,继续完善。第二款动态存储,先做预研,不急着流片。”
陈光远点点头:“就这么定了。”
会议散了。
吕辰三个人从会议室出来,站在走廊里。
诸葛彪点了一根烟,吸了一口,然后看着钱兰:“钱师姐,你今天可把陈老师怼得不轻。”
钱兰瞪了他一眼:“我是就事论事。他的动态存储方案,确实做不出来。”
“我知道。”诸葛彪笑了笑,“但你那一二三四,条条都打在七寸上。陈老师在哈工大也是有名的人物,被你问得哑口无言。”
钱兰没说话,但嘴角微微翘了一下。
正说着,陈老师收拾完,匆匆追了上来:“钱工,等等,我还有几个问题要找你细谈!”
……
吕辰拍了拍诸葛彪的肩膀:“行了,走吧。”
诸葛彪嘿嘿一乐,两人自行车,往厂外走。
七月的风,吹在脸上,很舒服。
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