第250章 尖兵筑基(1/2)
魏知远教授的团队入驻三天后,在实践基地筒子楼的二层,“星河计划”成立了集成电路设计尖兵组,拉开了集成电路的序幕。
尖兵组所在的五间办公室,弥漫着一种属于拓荒者的悲壮与迷茫。
这里拥挤而简陋,画着奇怪符号和电路草图的硫酸纸,钉满了整面墙,桌上、地上,甚至窗台上,都堆满了写满演算过程的稿纸,以及一些用三极管、电阻、电容临时搭接的、功能不明的粗糙电路板。
厚厚的俄文技术手册影印件堆在角落,甚至娄振华寄回来的技术书籍都被吕辰贡献了出来,他们企图在这里找到哪怕一点点提示,但都注定无望,这是连石头都摸不着的过河。
纸张、墨水、烟草的味道,混合焦躁的情绪在空气里蔓延。
刘星海教授亲自点将,任命原方教授助手、主攻电子工程与无线电物理的宋颜副教授担任这个11人尖兵组的总负责人兼技术总师。
宋教授年近四十,戴着深度眼镜,平时话不多,但思维极其缜密,兼具扎实的数理功底与工程实现眼光,是连接理论与实践的绝佳桥梁。
这支队伍虽小,却五脏俱全,是刘教授精心配置的“全攻全守型”尖兵。
系统架构与逻辑设计,落在了吕辰、吴国华,以及数学系抽调来的谢凯师兄头上。
他们的任务是定义未来芯片的“灵魂”,即指令集与系统架构,将加法器、寄存器等复杂功能,转化为由基本逻辑单元构成的、可供实现的电路框图,并制定核心的设计规范。
这是从数学抽象到工程实体的第一道桥梁。
诸葛彪领衔,另有两名电子工程系的精干研究生负责电路设计与实现。
职责是将吕辰等人提供的逻辑框图,“翻译”成由具体晶体管、电阻、电容构成的实际电路,分析时序延迟、驱动能力、功耗,并设计抗干扰和电平匹配电路。
在缺乏计算机仿真的条件下,他们只能依靠手算和简陋的示波器进行“脑力仿真”。
半导体工艺与器件物理,由钱师姐与另一位“厂校双聘”的师兄负责。
他们需要深刻理解晶体管的工作原理、特性参数,尤其是集成化后相互之间的“串扰”与“寄生效应”,并将长光所、半导体所等工艺单位提供的、苛刻的“设计规则”反馈给前两组,同时在芯片流片回来后,负责最关键的测试与参数分析。
两名来自精密仪器系和电子工程系的研究生,负责版图设计与制版,承担着将电路设计“刻”到硅片上的关键一步。
他们需要使用巨大的坐标纸和特制的红色剥离薄膜,以毫米级甚至微米级的精确度,手工绘制每一层光刻掩模版的图形,确保晶体管与互连线精确对齐。
这项工作极其繁琐,是对耐心与细心的终极考验。
测试与系统验证只有一名成员,是团队的“终极质检官”。
他需要设计复杂的测试方案与测试向量,在分立元件验证阶段搭建测试平台、调试电路,在芯片回来后,对其进行全面的功能与性能评估,如同老练的医生,从微弱的信号异常中定位设计的“病灶”。
这十一人,如同十一把形态各异、却目标一致的钥匙,试图共同开启那扇名为“集成电路”的、沉重而未知的大门。
他们每人身上还都背负着实践基地原有的课题任务,可谓是“兼职搞革命”。
刘教授从善如流,定下的目标,艰难到近乎悲壮:两年内,设计并制造出能处理十位数加减乘除运算的计算器芯片。
这不仅仅是一个产品,更是叩开信息时代大门的投石问路。
又是一个下午,在尖兵组兼作会议室的办公室里,劣质茶叶和香烟交互混合,空气凝滞得仿佛能拧出水来。
连续多日的高强度讨论与各自为战的设计尝试,非但没有理清头绪,反而让混乱有加剧的趋势。
宋颜教授用力揉着发胀的眉心,眼底布满血丝,他指着黑板上几处用不同颜色粉笔、不同符号标记的相同功能模块,声音沙哑而沉重。
“同志们,我们不能再这样混乱下去了!”他敲了敲黑板,“看看!你管这个叫‘开关’,他管那个叫‘阻通’,还有叫‘是门’、‘非阀’的……同一个‘与’逻辑功能,冒出来五六种叫法,画法更是五花八门!这还只是最基础的几个单元。如果连我们自己都不能统一‘语言’,以后怎么设计包含了成千上万个单元的复杂电路?怎么让未来全国参与‘星河计划’的兄弟单位,都能看懂我们的图纸,接上我们的工作?”
谢凯师兄无奈地放下手中的铅笔,叹了口气:“宋教授,不是我们不想统一。实在是这东西太新,连国外的资料都查不到。咱们现在等于是从烧砖开始盖楼,每个功能,大家按自己的理解取个顺口的名字,画个自己能看懂的符号,已经是在摸索前进了。”
诸葛彪推了推厚厚的眼镜,他这些天也被各种临时定义的符号和命名折磨得不轻,接口道:“关键在于,我们必须为每一种最基本的‘因果’关系,定义一个无歧义的符号和名称。比如,‘只有输入A和输入b同时为‘真’时,输出c才为‘真’’,这个最基本的关系,我们必须给它定下唯一的名字和画法,不能有二义性。”
钱师姐也起身发言,她在“掐丝珐琅”电路板量产项目中深刻体会到标准化的重要性:“我同意彪子的意见。理论基础我们可以借鉴布尔代数,但必须把它‘翻译’成我们工程师能直观理解、易于协作的工程语言。我觉得,我们应该聚焦在最核心、最必不可少的几种逻辑关系上,先把它们定下来。”
吕辰看着黑板上的混乱,听着众人的争论,知道时机已经成熟。
他深吸一口气,站起身,沉稳地开口:“宋教授,各位,关于统一基础逻辑单元的表达方式,我有一个初步的想法。”
瞬间,办公室里所有的目光都聚焦到他身上。
这个年轻的“构想师”已经在无数次技术攻坚中证明了他那化繁为简、直指核心的能力。
“我们或许不必发明太多复杂的新词,”吕辰走到黑板前,拿起粉笔,擦掉了一小片区域的杂乱符号,“我们可以尝试用最形象、最直接的比喻。我提议,就把这些能实现基本逻辑关系的电路单元,统称为——‘逻辑门’。”
“逻辑门?”谢凯师兄下意识地重复了一遍,仔细品味着这个词。
“对,门。”吕辰在黑板上画了一个简单的方框,两边引出输入线,一端引出输出线,“就像一扇真实的门,电信号想通过它,必须满足特定的‘开门条件’。不同的‘门’,开门的条件不同。”
他一边说,一边手腕稳定地在黑板上勾勒出三个简洁而独特的符号。
“第一种,实现‘与’关系的门。”
他画下了一个左侧是直线,顶底为弧线,右侧引出线的“d”形符号,“就像我们尖兵组开会,必须宋教授‘与’我们所有核心成员‘都’到齐了,会议才能正式开始。”
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