“郭总,是这样的,我是想问问,这个试制过程中,有没有什么特别需要注意的,比如说工艺流程啦什么的,有没有诀窍或是特殊的技术解决方案……”他趁郭逸铭说得口干,端起茶杯来解渴,赶紧把他要问的重点说出来,堵住对方的嘴,别再让他继续滔滔不绝。
“特别需要注意的?没有哇!”郭逸铭讶然,给了一个让万洪吐血的答案,过了几秒钟才一拍脑门,“对了,是有个事情我忘记说了……”
“是什么需要注意的重点?”万洪激动地问道。
郭逸铭一力主导的微处理器研发,考虑到国内现在的半导体加工能力,把处理器一分为二也算符合实际。偏偏他在协处理器上,却依然集成了近八千个元器件。万洪一看到这个设计就懵了,打死他,也没法把这么多元器件集成在一个芯片里啊。
因为这是郭总坚持下的结果,所以他认为郭逸铭一定有解决的办法,要不然这个设计就太轻率了。
郭逸铭笑哈哈说道:“我要说的是,现在只是试制阶段,所以主要是通过实际产品,来检验一下电路设计是否达到要求,有哪些需要改进的地方,并不需要你们拿出最终产品。所以呢,你们也别局限于一块芯片里一定要集成多少元器件,只要把电路做出来就好了,该占多大就是多大!这东西本就没有一定之规,只要做出来就好。”
万洪当即木在当场。
集成电路的确谁也没规定必须要多大,但为了方便比较,通常都会用同样型号的产品作为参考。万洪他们比较的对象,就是8080处理器。
8080芯片内部硅晶元尺寸是20989×2250微米,也就是两厘米多一点,在这个晶元区域内,集成了5000个晶体管。
万洪等人就是以此作为标准计算。以现在国内的半导体工艺,最多能在同样尺寸内集成6000左右的晶体管,这才感到焦急,跑来向郭逸铭问计。谁知道对方给他这样一个让他啼笑皆非的答案。
能做多大就做多大,这是什么解决办法!
尺寸放大,不仅仅是代表集成水平低,还会因为晶体管的尺寸过大造成功耗加大、热辐射增加,因为线宽的增加造成信号延迟、降低处理器性能等等一系列后果。哪里是一句想做多大就做多大的!
放到公司来说,采用这种扩大尺寸方法制造出来的处理器,必然会比英特尔同样集成度的微处理器性能差得多!而且本来一片硅晶元上,原来可以同时制备二十片核心电路的,现在可能就只能做十六、七片,因而造成单位成本大大增加。
郭逸铭这样的回答,可以说是不负责任!这和国内领导拍脑门作决定有什么区别?
还讲不讲科学了?
万洪不是可以随便糊弄的人,顿时脸就沉下来,对他的回答很不满意。
郭逸铭看他有些发火了,连忙说:“万教授,不是我不提什么要求,而是现在只是拿出样品来,所以无需考虑实际生产。如果光靠我们现在的设备,我就是提了再多的要求,你们也做不到。何苦呢?而解决芯片制造,正是我在做的事情,现在才正在筹备阶段,八字还没一撇,能不能顺利解决,也还未知,所以没有必要那么高调,嚷嚷得全世界都知道!”
他的这个答案,万洪还是认可的。
国内的光刻机、晶体外延生长炉等关键设备制造能力的确有限,公司要考察了国内的具体制造工艺,才能有所针对的拿出一套提高集成电路生产的合理方案来。现在考虑最终定型的微处理器产品关键工艺,的确属于无的放矢,浪费表情。
万洪走了,既然最终定型生产工艺暂时不需要他考虑,那他就只需把微处理器设计图纸,化为试生产样品就行了。
说起来这也不是简单的事。
他首先要布图,将电路图转化为掩膜,在硅晶片上涂抹光刻胶后用紫外光制出电路图,用物理和化学方法沉积生成电路、晶体管、电阻等各种元器件。而且因为每次只能制造同一种元件,所以以上步骤要重复十次左右,每次都必须非常精确,保证各种元件连接正确。
此外他还要考虑很多东西。
比如这是样品,那公司在定性时到底以品质为主还是以成本为主?万一要求以成本为主,却拿最佳品质样品作参照,这个成本他是绝对降不下来的。如果以品质为主,那制造成本、批量制造数量也就不在他考虑之内,好材料、好设备、复杂技工工艺等等,什么好他就上什么。
要求不同,制备的工艺也不同。用化学蚀刻难以精确控制,但要求低,成本低,能够快速大批量生产。用离子冲击,精度高,但设备也贵、成本高……,等等这些需要考虑的要素还很多,可郭总又不给他一个总纲式的前提要求,全靠他自己判断,这实在是有些难为人。
真发狠起来,实验室少量制作CMOS集成电路他也不是做不来!
到时候公司要以这种芯片为标准,那他只有卷铺盖走人!
他和实验室的同仁们经过讨论,还是决定按照成本最优化、品质最优化、均衡型,一共试制三款共九枚处理器。因为处理器内含核心处理器和协处理器两部分,核心处理器略小一点,协处理器稍大一些,大致等于占了两只集成电路芯片尺寸,九枚处理器恰好占用十八个芯片尺寸,正好将一片硅晶元利用完。
样品制造并不需要多长时间,二十来天时间,他们就拿出了第一批九枚处理器,接下来就是第二批、第三批、第四批……
样品制造出来,这只是工作的开始,接下来还有紧张的测试工作。
他们要通过专用测试仪通过数据接口向处理器内输入各种算法,测试芯片各相关电路是否做出正确反应,要测试芯片各接口电路是否工作正常。整个处理器内大大小小的电路,他们都必须一一测试到位,不敢有丝毫疏忽。
基本的响应测试完毕,接下来是更加严格的图形测试。他们要编制图形程序,测试处理器对复杂数据的运算。这种测试,既有测试仪随机生成的图形,也有人工录入的复杂图形,还有通过程序运算产生的图形数据,每一项都要求完全正确。如果有一项数据不对,他们都需要重新寻找原因,看是芯片制作过程中出现的问题,还是电路本身设计问题,并及时修正。
一忙起来,万洪就忘了别的事情。
在测试过程中,他们体会到了孕育一种新型处理器诞生的快乐。
这种新型处理器,世界上还属首创,从来没有过类似的产品,这种创造历史的快感,一直激励着他们全情投入。
他们也确实为这款处理器优异的性能而感到震惊。
说起来,他们最初对这种混合型并行处理器并没有抱有多大期望。毕竟国内的半导体制造工艺相对落后,哪怕采用了精简指令集来加快运算效率,将处理器硬件功能发挥到极限,他们还是没有太大信心。按他们的估计,这种处理器实际性能应该不会太高,充其量就比8080略高一点,绝对要远远逊色于8088。
毕竟PMOS工艺,那是远远不如CMOS工艺,这是硬件上的绝对落后。
可实际测试过程中,他们被这款混合并行处理器所表现出来的优异性能所震撼。就拿编号3-2成本/品质均衡型样品为例,各种精简指令程序运算是那么的快,快到让他们要反复观看测试结果和测试仪器,并多次对测试仪进行检查,以为是仪器出了故障。
编制一段复杂的科学计算程序,并以英特尔新推出的采用CMOS工艺制造、集成2。9万个晶体管的8088为对比对象,两者同时运算这段程序。
测试结果令他们震撼。
科学计算结果,混合并行处理器超越8088百分之三!
混合并行处理器以微弱优势领先!
问题是,混合并行处理器的加工工艺远远差于8088,这个结果就太可怕了!
一个是6000元器件集成度,一个是29000元器件集成度,双方就不在一个水平线上,结果最后测试结果居然还是工艺落后一方获胜。
他们实在无法接受这个结果。
在对两款处理器运算方式进行更加详细的对比研究后,他们恍然大悟:在短小指令的运算中,8088略占优势,硬件性能的优势还是发挥了作用。但在对一段包含各种指令的大型程序进行运算中,超长指令大幅占用8088处理器硬件,大量的指令长期处于排队等待状态。反而是混合并行处理器采用了并行运算,协处理器在运算超长指令的同时,并没有耽误核心处理器对精简指令的处理,两部分运行速度一综合,最终结果就造成混合并行处理器反而超越8088,略微提前完成整个运算。
真是不比不知道,一比吓一跳。
难怪国际上大批科学家在对两种处理器进行分别研究后,齐声呼吁希望大力发展精简指令集计算机,其处理器硬件利用效率确实比复杂架构型处理器快得多!
这还是采用了混合并行处理,有一个包含复杂指令集的协处理器在拖后腿。如果没有协处理器,想来运算速度还会更快。
计算一下,在同等工艺水平下,如果说精简指令集处理器运算效率是百分之九十,那么复杂架构性处理器只有百分之七十,可能还不及,优势非常明显。
万洪等人心头火热。
他们在反复测试,完成了公司交待的混合处理器所有相关试制、测试、定型工作以后,大量的测试工作,让他们更加确认了精简指令集对比复杂指令集先天上的优势。他们想想公司交待的任务也完成了,一时按捺不住心中的冲动,也不向上请示,就私底下搞起了精简指令集处理器的研发工作。有着前期彭之旭给他们打的底,混合并行处理器只需局部修改,去除协处理器部分就是一款经典的精简指令集处理器。又有着技校学生
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