集成電路版圖設(shè)計的重要性范文

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篇1

關(guān)鍵詞：集成電路版圖CAD；實踐教學(xué)；課程實驗；課程設(shè)計

Research on practice teaching mode of computer aided design of IC layout course

Shi Min， Zhang Zhenjuan， Huang Jing， Zhu Youhua， Zhang Wei

Nantong University， Nantong， 226019， China

Abstract： In this paper， the practice teaching mode of Computer Aided Design of IC layout course is discussed. According to one trunk line and two related course experiments mode， the experiment contents and methods were designed and implemented. Meanwhile， other efforts including emphasis of extracurricular scientific competition and reform of course practicum， were adopted to pay attention to the cultivation of comprehensive ability for students. The practice teaching mode proved that better teaching effect have been obtained.

Key words： Computer Aided Design of IC layout； practice teaching mode； course experiments； practicum

目前，高速發(fā)展的集成電路產(chǎn)業(yè)使IC設(shè)計人才炙手可熱，而集成電路版圖CAD技術(shù)是IC設(shè)計人才必須具備的重要技能之一。集成電路版圖CAD課程是我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)和集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)重要的專業(yè)主干課，開設(shè)在大三第二學(xué)期，并列入我校第一批重點課程建設(shè)項目。本課程的實踐教學(xué)是教學(xué)活動的重要組成部分，它是對理論教學(xué)的驗證、補充和拓展，具有較強的直觀性和操作性，旨在培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力、組織管理能力、創(chuàng)新能力和服務(wù)社會能力。結(jié)合幾年來的教學(xué)實踐，筆者從本課程實驗、課程設(shè)計、課外科技競賽等實踐環(huán)節(jié)的設(shè)計工具、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計、教學(xué)方法和教學(xué)手段、師資隊伍建設(shè)以及考核管理等方面進行總結(jié)。探討本課程實踐教學(xué)模式可加強學(xué)生應(yīng)用理論知識解決實際問題的能力，提升就業(yè)競爭力，對他們成為IC設(shè)計人才具有十分重要的意義。

1 版圖設(shè)計工具

集成電路CAD技術(shù)貫穿于集成電路整個產(chǎn)業(yè)鏈（設(shè)計、制造、封裝和測試），集成電路版圖設(shè)計環(huán)節(jié)同樣離不開CAD工具支持。目前業(yè)內(nèi)主流版圖設(shè)計工具有Cadence公司的Virtuoso，Mentor Graphics公司的IC Flow，Springsoft公司的Laker_L3，Tanner Research公司的L_Edit和北京華大九天公司的Aether等。這些版圖設(shè)計工具的使用流程大同小異，但在自動化程度、驗證規(guī)模、驗證速度等方面有所差異，在售價方面，國外版圖設(shè)計工具貴得驚人，不過近年來這些公司相繼推出大學(xué)銷售計劃，降低了版圖設(shè)計工具的價格。高校選擇哪種版圖設(shè)計工具進行教學(xué)，則視條件而定。我校電子信息學(xué)院有2個省級實驗教學(xué)示范中心和1個省部共建實驗室，利用這些經(jīng)費，我們購買了部分業(yè)內(nèi)一流的EDA工具進行教學(xué)和科研。目前，我校版圖設(shè)計工具有北京華大九天公司的Aether和Springsoft公司的Laker_L3。

2 兩種相輔相成的實驗教學(xué)模式

我校集成電路版圖CAD課程共48學(xué)時（理論講授24學(xué)時、實驗24學(xué)時），實驗環(huán)節(jié)是本課程教學(xué)的重要部分，在有限的實驗教學(xué)時間內(nèi)既要完成教學(xué)內(nèi)容，又要培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，需要對實驗教學(xué)模式進行改革和創(chuàng)新。本課程實驗教學(xué)的目的與要求：與理論教學(xué)相銜接，熟練使用版圖設(shè)計工具，學(xué)會基本元器件、基本數(shù)字門電路、基本模擬單元的版圖設(shè)計，為本課程后續(xù)的課程設(shè)計環(huán)節(jié)做準備。緊緊圍繞“一個規(guī)則（版圖幾何設(shè)計規(guī)則）、兩個流程（版圖編輯流程和驗證流程）、四個問題”這條主線設(shè)計實驗內(nèi)容[1，2]。要解決的4個問題分別是：（1）版圖設(shè)計前需要做哪些準備工作？（2）如何理解一個元器件（晶體管、電阻、電容、電感）的版圖含義[3，4]？（3）如何修改版圖中的幾何設(shè)計規(guī)則檢查錯誤？（4）如何修改版圖和電路圖一致性錯誤？表1為本課程實驗內(nèi)容、對應(yīng)學(xué)時及對應(yīng)知識點。筆者設(shè)計了兩種相輔相成的實驗教學(xué)模式：系統(tǒng)化實驗教學(xué)模式和實例化實驗教學(xué)模式。系統(tǒng)化實驗教學(xué)從有系統(tǒng)的、完整的角度出發(fā)設(shè)計了實驗教學(xué)內(nèi)容，如設(shè)計實驗3（數(shù)字基本門電路版圖閱讀）時，安排了5學(xué)時，采用3種版圖閱讀方式：讀現(xiàn)有版圖庫中的單元電路版圖、顯微鏡下讀版圖和讀已解剖的芯片版圖照片。針對同一內(nèi)容，采用不同形式，彼此類比，加深印象，既有實物，又有動手操作，增強了直觀性和感性認識。又如設(shè)計實驗5（模擬單元MOS差分對管版圖設(shè)計）時，安排了5學(xué)時，從器件匹配的重要性入手，給出MOS差分對管的電路圖，講解具體器件的形狀、方向、連接對匹配的影響，特別是工藝過程引入器件的失配和誤差，對MOS差分對管的3種版圖分布形式（管子方向不對稱形式、垂直對稱水平柵極形式、垂直對稱垂直柵極形式）進行逐一分析，指出支路電流大小對金屬線的寬度要求，對較大尺寸的對管，采用“同心布局”結(jié)構(gòu)。實例化實驗教學(xué)先提出目標實例，圍繞該實例，設(shè)計具體步驟，教師先示范，學(xué)生再模仿，如設(shè)計實驗7（集成無源器件版圖設(shè)計）時，由于集成電阻、電容和電感種類很多，不能面面俱到，要求只對多晶硅電阻、平板多晶硅電容和金屬多匝螺旋形電感等常用元件進行版圖分析和設(shè)計。課堂實驗的內(nèi)容和課時是有限的，為此我們設(shè)置了課外實驗項目，感興趣的學(xué)生選取一些實驗項目自己完成，指導(dǎo)教師定期檢查。學(xué)院開放了EDA實驗中心（2007年該中心被遴選為省級實驗教學(xué)示范中心建設(shè)點，2009年12月通過省級驗收），學(xué)生對本課程很感興趣，課外使用EDA實驗室進行自主實驗相當(dāng)踴躍。通過上述的實驗教學(xué)方法，特別是課外實驗項目的訓(xùn)練，學(xué)生分析問題、解決問題的能力和科研素養(yǎng)得到了提高。

表1 課程實驗內(nèi)容、對應(yīng)學(xué)時及對應(yīng)知識點

表1（續(xù)）

4 基于0.6μmCMOS工藝的數(shù)字門電路版圖設(shè)計 5 理解上華華潤0.6 μm硅柵CMOS幾何設(shè)計規(guī)則；學(xué)會CMOS反相器、傳輸門、與非、或非等基本門電路版圖設(shè)計；DRC檢查。

5 基于0.6 μmCMOS工藝的MOS差分對管版圖設(shè)計 4 MOS差分對管版圖設(shè)計，包括匹配原則、同心布局等，DRC檢查。

6 版圖電路圖一致性檢查 3 掌握LVS流程、LVS錯誤修改。

7 集成無源器件版圖設(shè)計 3 多晶硅電阻、平板多晶硅電容和金屬多匝螺旋形電感等常用元件版圖設(shè)計。

3 改革課程設(shè)計環(huán)節(jié)

課程設(shè)計是本課程培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力的綜合性實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，時間2周，集中指導(dǎo)，提前1個月發(fā)給學(xué)生任務(wù)書和指導(dǎo)書，每個班配備2名指導(dǎo)教師，注重過程控制。筆者在教學(xué)內(nèi)容、考核等方面進行了改革和創(chuàng)新：在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計上，給出了必做題和選做題，在選做題中要求每位學(xué)生完成數(shù)字電路版圖1題和模擬電路版圖1題，具體題目由抽簽決定，做到1人1題，避免學(xué)生抄襲。考核成績由課程設(shè)計成果（占50%）、小論文（占30%）、答辯（占20%）三方面綜合給出。以往的課程設(shè)計報告改為撰寫科技小論文，包括中英文題目、中英文摘要及關(guān)鍵詞、引言、電路原理與分析、版圖設(shè)計過程、分析與討論、結(jié)束語和參考文獻，讓學(xué)生學(xué)習(xí)如何撰寫科技論文。精選優(yōu)質(zhì)小論文放在本課程網(wǎng)上學(xué)習(xí)資料庫里，供學(xué)生相互傳閱和學(xué)習(xí)。課程設(shè)計答辯具體要求參照畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯要求，包括準備PPT講稿、講解5分鐘、指導(dǎo)教師點評等過程，每位學(xué)生至少需要10分鐘時間。學(xué)生對課程設(shè)計答辯反映相當(dāng)好，鍛煉了語言組織和口頭表達能力，而且相互間可以直接交流和學(xué)習(xí)。我們還挑選課程設(shè)計成績優(yōu)秀的學(xué)生參加校內(nèi)集成電路版圖設(shè)計大賽。雖然課程設(shè)計的改革和實踐需要教師付出很多精力和時間，但我們無怨無悔，學(xué)生的認可和進步是我們最大的收獲。

4 精心指導(dǎo)學(xué)生參加課外科技競賽

目前我校學(xué)生參加的集成電路版圖設(shè)計競賽有校級版圖設(shè)計大賽以及行業(yè)協(xié)會和企業(yè)組織的版圖設(shè)計競賽等。由校教務(wù)處主辦，電子信息學(xué)院承辦的南通大學(xué)版圖設(shè)計大賽是校級三大電子設(shè)計競賽之一，每年8月底舉行，邀請集成電路設(shè)計公司一線設(shè)計人員和半導(dǎo)體協(xié)會專業(yè)人士擔(dān)任評委，增加了競賽的專業(yè)性和公正性，目前已經(jīng)舉辦了6屆，反響不錯。從校級版圖設(shè)計大賽獲獎?wù)咧刑暨x一部分學(xué)生參加行業(yè)協(xié)會和企業(yè)組織的版圖設(shè)計競賽，如蘇州半導(dǎo)體協(xié)會主辦的集成電路版圖設(shè)計技能競賽、北京華大九天公司主辦的“華大九天杯”集成電路設(shè)計大賽，其中“華大九天杯”集成電路設(shè)計大賽將挑選優(yōu)秀獲獎學(xué)生參加華潤上華的免費流片，學(xué)生經(jīng)歷從電路設(shè)計、版圖設(shè)計及驗證、流片到測試各個環(huán)節(jié)，提高了綜合訓(xùn)練能力。

5 加強師資隊伍建設(shè)

要提高課程實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)質(zhì)量，關(guān)鍵是指導(dǎo)教師要思想素質(zhì)好，專業(yè)理論知識強，科研水平高，因此我們著力建立一支年齡結(jié)構(gòu)、職稱合理的實踐教學(xué)隊伍。目前很多年輕教師是從校園走向校園，畢業(yè)后直接上崗指導(dǎo)學(xué)習(xí)實踐，缺少工程實踐經(jīng)歷和經(jīng)驗。為了提高教師自身的業(yè)務(wù)水平，加強對年輕教師的培養(yǎng)，近十年來，我院每年暑假舉行集成電路CAD技術(shù)實踐培訓(xùn)班，由經(jīng)驗豐富的教學(xué)、科研一線教師主講；不定期地邀請一流IC設(shè)計公司一線設(shè)計人員來院開設(shè)講座；同時挑選年輕骨干教師到一流IC設(shè)計公司學(xué)習(xí)和實踐，時間至少半年以上；現(xiàn)已聘請IC設(shè)計公司一線設(shè)計人員6人為兼職教師，指導(dǎo)課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計。集成電路CAD技術(shù)日新月異，課程實踐環(huán)節(jié)師資隊伍建設(shè)必須與時俱進。

6 結(jié)束語

我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)2012年被評為省重點建設(shè)專業(yè)，也是江蘇省首批培養(yǎng)卓越工程師的專業(yè)。集成電路版圖設(shè)計是這兩個專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)計劃的重要內(nèi)容之一，總結(jié)和探討集成電路版圖CAD課程實踐教學(xué)意義重大，今后我們要繼續(xù)推進該課程實踐環(huán)節(jié)的建設(shè)與改革，不斷探索，為我國集成電路設(shè)計人才的培養(yǎng)而努力奮斗。

參考文獻

[1] 施敏，孫玲，景為平.淺談“集成電路版圖CAD”課程建設(shè)[J].中國集成電路，2007（12）：59-62.

[2] 施敏，徐晨.基于九天EDA系統(tǒng)的集成電路版圖設(shè)計[J].南通工學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2004，3（4）：101-103.

篇2

關(guān)鍵字:數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器;溫度計碼;電阻匹配;版圖

Design and Simulation of a 10-bit Digital-to-Analog

Converter with High-Precision and Low-Cost

MA Ye , LI Bin

(School of Electronic and Information Engineering, South China University

of Technology, Guangzhou 510640, Guangdong, China)

Abstract: With the development of IC technology, high-precision digital-analog converter module (DAC) has been one of the indispensable modules in chips. One of the most critical factors which affect the precision of the digital-analog converter is the resistance matching degree. In this paper, a 10-bit DAC with high-precision and low-cost is designed and implemented by 0.35μm process technology. The requirement for the matching coefficient of the resistance in this circuit is the same with that of the 7-bit DAC, which means the requirement of the process technology and the precision of the layout is decreased by 8 times, resulting in low cost. Finally, the temperature effect on the layout is further decreased by the proper layout of the DAC. The testing results show that the scope of the DNL is -0.2~+0.2 and that of the INL is -0.6~+0.6.The proposed DAC has been successfully applied in the commercial motor chips.

Key words:DAC;thermometer code;resistance matching ;layout

1引言

隨著信息時代的飛速發(fā)展,日益精確的信息處理芯片對數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)化器(DAC/ADC)精度提出越來越高的要求,高精度、低成本的數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。本文研究一種提高DAC轉(zhuǎn)換精度的方法,并通過新穎的電路和版圖結(jié)構(gòu),設(shè)計了一個高精度、嚴格單調(diào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。

傳統(tǒng)DAC有兩種典型的架構(gòu):R-2R階梯式結(jié)構(gòu)和2nR結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的R-2R LADDER 結(jié)構(gòu)如圖1所示[1,2]。

該結(jié)構(gòu)的特點是速度快,但對電阻的匹配與溫度特性要求很高。假設(shè)圖1是一個10位DAC,最大輸出為2 mV。當(dāng)輸入碼字是0,111,111,111時,輸出電壓是0.999 mV。當(dāng)輸入碼字跳變?yōu)?,000,000,000時,輸出電壓是1 mV,此時MSB(most significant bit)b10接偏置電源,其它位開關(guān)都接地。如果b10位有0.001 mV的誤差將導(dǎo)致DAC輸出曲線的非線性,即MSB位電阻偏差必須保證在0.001/1 = 0.1%以內(nèi),才能保證DAC的單調(diào)性。這樣,對于高位數(shù)的DAC將給版圖以及工藝制程提出非常高的要求。

2nR階梯結(jié)構(gòu)非常簡單,對電阻匹配要求也很低。但是隨著DAC位數(shù)的增加,芯片面積也急劇增加導(dǎo)致了成本上升,并且這種DAC響應(yīng)速度很慢。對于10位的 DAC需要210個電阻,因此該結(jié)構(gòu)的設(shè)計只適用于低位數(shù)的DAC。

本文采用一種分段階梯的電阻網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計一個高精度10位DAC,有效地避免了兩者的短處,同時在版圖設(shè)計上采用新穎的排列,從而使電阻匹配系數(shù)要求與7位DAC的要求相同,降低了芯片的設(shè)計難度與生產(chǎn)成本。

2分段階梯結(jié)構(gòu)DAC

分段階梯結(jié)構(gòu)的DAC是R-2R結(jié)構(gòu)與2nR結(jié)構(gòu)的結(jié)合,是經(jīng)常采用的一種DAC結(jié)構(gòu)。分段階梯DAC的示意圖如圖2所示。

分段階梯結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵是決定哪幾位采用溫度計碼(thermometer code),最大程度地降低脈沖尖峰對DAC的影響[3,4]。很明顯,使用溫度計碼結(jié)構(gòu)的位數(shù)越多,對尖峰脈沖的抑制效果更好。但是采用的溫度計碼結(jié)構(gòu)位數(shù)越多,電阻個數(shù)會以指數(shù)增長,成本也急劇地增加。因此,在選擇使用溫度計碼結(jié)構(gòu)位數(shù)和版圖面積上存在一個折中。從仿真的結(jié)果得出,在該10位DAC中采用3位的溫度計碼能有效地抑制脈沖尖峰對性能的影響(如圖3),圖中曲線族是不同工藝角的仿真結(jié)果。從圖中可以看出分割位數(shù)取3的時候,尖峰脈沖與版圖面積達到一個最理想的折中。

因此,本文設(shè)計的DAC高三位采用溫度計碼結(jié)構(gòu),低7位采用R-2R階梯結(jié)構(gòu)。該DAC總共包括1024個模擬輸出級,采用三位溫度計碼的分割結(jié)構(gòu)將其分割成了八個128級的模擬輸出。從圖2可以看出,右邊的R-2R結(jié)構(gòu)產(chǎn)生128級的模擬輸出,左邊的分割結(jié)構(gòu)控制著八個128級模擬輸出。左邊的三位分割結(jié)構(gòu)由一個3-8解碼器控制(如圖4),其真值表如表1所示。這樣分割的高三位不受電阻匹配的任何影響,只要DAC低七位的嚴格單調(diào)性就可以保證DAC的DNL在-1～+1范圍內(nèi)。即MSB位由原來的bit9降低到了bit6,對電阻匹配要求降低了8倍,提高了DAC產(chǎn)品精度與良率。

3版圖設(shè)計

無論是采用哪種結(jié)構(gòu)的DAC,電阻的匹配特性都影響著電路的性能。有效地控制影響電阻匹配的因素可以提高電路性能。

3.1 電阻排列設(shè)計

晶圓上分布的電阻匹配主要存在兩種斜率誤差:線性誤差和二次誤差。線性誤差主要是摻雜、氧化層厚度和電源供電差異等導(dǎo)致的。在晶圓的X Y平面上如圖5(a)所示。二次誤差是因為溫度和芯片上的應(yīng)力造成的,如圖5(b)所示。圖5(c)直觀地給出了這兩種斜率誤差對電阻匹配的綜合影響[5]。

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從圖5可以看出,對DAC中電阻有效的排列可以降低因為不匹配所導(dǎo)致的誤差。

典型的排列順序有縱橫方案(Row-Column Schemes)和層次方案(Hierarchical Schemes)等。表2可以看出電阻不同排列順序?qū)Ψe分非線性誤差(INL)性能優(yōu)化的貢獻[5]。

積分非線性(INL)是DAC的一個重要性能指標,是實際的有限精度特性和理想的有限精度特性在垂直方向上的最大差值。DAC的積分非線性(INL)是每一位的誤差的累計。從表2中可以看到電阻版圖排列方式對DAC性能影響很大,表中最后那種新的排列方式最大地優(yōu)化了線性誤差。因此,版圖上電阻優(yōu)化的排列順序?qū)AC性能有著積極的影響。

3.2版圖設(shè)計

在本文設(shè)計中的創(chuàng)新主要是通過電阻版圖排列順序來優(yōu)化DAC電路的性能。首先電阻的不匹配系數(shù)公式為

σ(ΔRV)%=(1)

其中W、L分別為MOS管的柵寬和柵長,AΔRV是由工藝決定的[6,7]。根據(jù)UMC 0.35μm工藝提供的電阻匹配報告,AΔRV為1.4999/100。在DAC中MSB對性能影響最大,因此該設(shè)計中把高三位電阻的2R用4組電阻串聯(lián),每組由兩個單位電阻R并聯(lián)如圖6所示,從而使電阻面積增大,降低不匹配系數(shù),最后通過版圖的布局將電阻在晶圓上的誤差降到最低,進一步優(yōu)化DAC的性能。

本文設(shè)計的DAC采用UMC0.35μm工藝實現(xiàn),具體的版圖如圖7所示。

圖7中8根黃色的電阻對應(yīng)圖6中展開的電阻,DAC版圖總共使用了90根電阻。在版圖中盡量增加動態(tài)隨機分布,從而有利于抵消不匹配的影響。將版圖盡可能地對稱從而使電阻組合后(并聯(lián)、串聯(lián))的阻值與理想值更接近。

從圖6和圖7中可以看到,電阻1&2、3&4、5&6和7&8是并聯(lián)后再串聯(lián)組成2R的MSB電阻。在版圖上的排列如圖7所示,主要考慮了三個因素:(1)電阻的并聯(lián)。如1.05R與0.95R并聯(lián)為0.49875R,與理想值0.5R偏差0.25%;1.01R與0.99R并聯(lián)為0.5049495R,與理想值偏差為0.49%。因此電阻并聯(lián)的話,應(yīng)該使并聯(lián)的電阻盡可能的阻值相等。在版圖設(shè)計上讓其間距最小來實現(xiàn)。(2)電阻的串聯(lián)。如1.05R與0.95R串聯(lián)為2R,1.01R與0.99R串聯(lián)為2R。因此電阻串聯(lián)的話,應(yīng)使其版圖盡可能的對稱。在該版圖里,設(shè)計上使4組串聯(lián)的電阻以版圖的三個中心點對稱。(3)電阻的線性誤差。在圖5中可以看到電阻分布的斜率誤差曲面存在三個中心點,因此在設(shè)計該DAC電阻版圖時,充分利用這個特性在版圖中設(shè)計了三個中心點來抵消斜率誤差的影響。最后,DAC版圖應(yīng)該盡量擺放在芯片中心位置并遠離功率管,以降低應(yīng)力和溫度對其特性的影響。

4測試結(jié)果

圖8是在常溫下使用3.3 V電壓供電,DAC特性的測試結(jié)果。DNL的測試結(jié)果范圍在-0.2 ～ +0.2,INL的測試結(jié)果范圍在-0.6 ～ +0.6,設(shè)計的電路具有很好的單調(diào)性。

圖9是DAC最大輸出時的溫度特性數(shù)據(jù)。左圖是傳統(tǒng)版圖排列的DAC溫度特性曲線,右圖是本文設(shè)計的DAC溫度特性曲線。由于本文設(shè)計的版圖中采用三個中心點分布有效地降低了由于溫度變化所導(dǎo)致的二次斜率誤差,提高了DAC的溫度特性。

圖10是DAC的傳輸特性。從編碼0到編碼1023可以看到DAC的輸出電流從0 mA單調(diào)線性地變換到102.3 mA,每一步是0.1 mA。

5結(jié)束語

本文在UMC 0.35μm制程下設(shè)計了一個10位高精度、嚴格單調(diào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器,主要在電路結(jié)構(gòu)和電阻版圖排列上進行了創(chuàng)新。設(shè)計中有效地降低了電路對電阻匹配系數(shù)的要求,因此可以在一定的工藝條件下設(shè)計出更高位數(shù)、更高性能的DAC。另外,新穎的版圖排列使DAC受溫度與外部應(yīng)力的影響減小,保證了傳輸特性的嚴格單調(diào)性與DAC的高精度。該電路結(jié)構(gòu)簡單并具有良好的傳輸特性,可以應(yīng)用在大多數(shù)音頻、馬達等控制芯片中。

參考文獻

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(下轉(zhuǎn)第58頁)

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作者簡介

馬燁,華南理工大學(xué)電子與信息學(xué)院微電子研究所碩士研究生,研究方向模擬集成電路設(shè)計。

篇3

目前，我國微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景良好，通過該專業(yè)技術(shù)與其他學(xué)科相互融合，促進了新興學(xué)科的誕生，其中主要有生物芯片、微機械以及集成電路等技術(shù)。微電子產(chǎn)業(yè)在經(jīng)過自主創(chuàng)業(yè)、引進以及重點建設(shè)的階段后，其規(guī)模與技術(shù)水平得到了顯著的提升，同時我國對集成電路設(shè)計應(yīng)用的重視程度較高，并在我國一線城市建立了相關(guān)的設(shè)計中心，此時高校則以不同形式進行積極的參與。本文主要圍繞微電子專業(yè)實驗室建設(shè)及實踐展開了討論。

1創(chuàng)建微電子專業(yè)實驗室的必要性及重要性

社會經(jīng)濟發(fā)展的重要前提就是先進的科學(xué)技術(shù)水平，而新時代進步的關(guān)鍵則是高素質(zhì)的復(fù)合型人才，這一觀點是微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的核心原則。隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，集成電路設(shè)計行業(yè)對人才的需求量不斷上升，預(yù)計在未來的10年中，該行業(yè)對設(shè)計人才的需求量可達10萬-25萬，同時芯片制造行業(yè)對工藝技術(shù)型人才的需求量可達10萬[1]。我國加強推行素質(zhì)教育，并在對教育改革提出了更新的要求，主要體現(xiàn)在改革教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)機制以及實驗教學(xué)等幾個方面，主要目的是提升課程內(nèi)容的實踐性，重點對學(xué)生掌握實操能力進行培養(yǎng)。然而，一般高校內(nèi)的微電子專業(yè)主要都是其他專業(yè)轉(zhuǎn)型而來的，例如，半導(dǎo)體器件物理、半導(dǎo)體器件物理，現(xiàn)實條件未能滿足實驗教學(xué)的實際需求。所以，大部分高校內(nèi)普遍存在著微電子專業(yè)實驗室建設(shè)較為落后的現(xiàn)象，對微電子技術(shù)專業(yè)人才的培養(yǎng)造成了不利因素。目前，微電子專業(yè)教學(xué)逐漸引起各校的關(guān)注，并采取了針對課程內(nèi)容及實驗形式的改革措施，然而實際的教學(xué)內(nèi)容并未滿足技術(shù)發(fā)展的要求，其教學(xué)的效果相對于社會實際需求而言，還存在著較大的差距。所以，具備創(chuàng)新能力及高素質(zhì)的微電子專業(yè)人才的培養(yǎng)是促進自主知識產(chǎn)權(quán)的增強及微電子行業(yè)發(fā)展的重要舉措，而加強實驗教學(xué)并促進學(xué)生實踐能力的提升，有效的提升了實踐環(huán)節(jié)的質(zhì)量，同時保證了微電子教學(xué)滿足該行業(yè)技術(shù)發(fā)展的要求。

2微電子專業(yè)實驗室創(chuàng)建過程、規(guī)劃與目標

目前，隨著微電子行業(yè)的迅速發(fā)展，建設(shè)微電子實驗室的項目逐漸被各校重視。NJLG大學(xué)對微電子實驗室的建設(shè)已設(shè)定450萬專項資金，現(xiàn)已完成集成電路設(shè)計EDA實驗室的建設(shè)，同時微電子器件、材料以及工藝的綜合型實驗室也已建設(shè)完成。在開展大型集成電路設(shè)計的教學(xué)活動中，可通過利用EDA實驗室來完成教學(xué)任務(wù)，微電子器件、材料設(shè)備以及工藝參數(shù)的測試等實驗則利用微電子綜合型實驗室來進行實驗教學(xué)。同時對實驗室建設(shè)、教學(xué)改革方案以及教學(xué)目標進行規(guī)劃時，其主要內(nèi)容應(yīng)符合該行業(yè)發(fā)展的實際需求，設(shè)計內(nèi)容應(yīng)具備前瞻性，同時遵循實事求是的原則。因此，可將創(chuàng)建國內(nèi)先進EDA實驗室及微電子器件相關(guān)的綜合型實驗室作為創(chuàng)建實驗室的規(guī)劃內(nèi)容與目標，從而形成完善的實驗教學(xué)體系。該體系的不僅要符合微電子專業(yè)教學(xué)綱要的實際要求，同時還應(yīng)滿足微電子專業(yè)技術(shù)發(fā)展的要求，為微電子專業(yè)學(xué)生提供多功能的實驗基地，加強實踐教學(xué)。

3微電子專業(yè)實驗室創(chuàng)建的內(nèi)容

3.1微電子專業(yè)EDA實驗室

EDA工具的種類較多，且價格差距較大。所以，NJLG大學(xué)在選擇時遵循高級、中級以及低級合理搭配的原則。EDA實驗的建設(shè)主要分為兩個方面，硬件及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的建設(shè)以及軟件的建設(shè)。根據(jù)NJLG大學(xué)內(nèi)該專業(yè)的學(xué)生情況及教學(xué)規(guī)模，為滿足實際教學(xué)需求實驗室配備了圖形工作站、服務(wù)器（浪潮英信）各一臺，機共計110臺，同時還配備了相應(yīng)的投影機、數(shù)字示波器以及掃描儀等設(shè)備。實驗室中，建設(shè)計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要通過英信的服務(wù)器當(dāng)做服務(wù)器來完成，其中軟件服務(wù)器以及教師使用的指導(dǎo)教學(xué)機器都將通過的工作站來完成，學(xué)生則通過110臺的機來進行學(xué)習(xí)[2]。與兩者間通過建立局域網(wǎng)的方式來實現(xiàn)教學(xué)指導(dǎo)，學(xué)生用機不僅可單獨的進行軟件的安裝工作，同時終端訪問的也可通過學(xué)生用機進行，并對的軟件進行運行操作。當(dāng)學(xué)生進行實驗操作時，可通過將系統(tǒng)在的工作站上進行登錄且不需其他輔助軟件，充分的利用了本地的資源，對資源配置起到了優(yōu)化的作用。針對軟件的建設(shè)主要通過九天系統(tǒng)（ZeniEDAsystem）來完成，該系統(tǒng)不僅與實現(xiàn)很好的兼容，同時對大量的標準數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換工作也非常便捷，模塊的類別主要分為兩種，即前端邏輯設(shè)計與后端物理設(shè)計，前者主要是包括了行為、功能驗證模塊、負責(zé)設(shè)計原理圖的；后者主要包括了負責(zé)物理版圖設(shè)計的和針對版圖進行驗證的以及負責(zé)寄生參數(shù)的提取等模塊。同時實驗室還引進了生產(chǎn)的的相關(guān)軟件，主要為以及等。

3.2微電子器件材料以及工藝的綜合型實驗室

微電子器件材料以及工藝的綜合型實驗室的建設(shè)具有一定的復(fù)雜性，其設(shè)備的價格較貴，在設(shè)備的選擇上可根據(jù)其使用的重要程度選取一些價格適中的設(shè)備。微電子綜合型實驗室分別為硬件的建設(shè)和軟件的建設(shè)。在硬件過程中，針對工藝制備與器件的部分，實驗室配備了用于半導(dǎo)體分析的儀器、探針臺、光刻機以及晶管圖示儀等設(shè)備，主要用于研究晶體管的性質(zhì)及其相關(guān)的氧化、測試實驗。關(guān)于材料制備與參數(shù)測試的部分，實驗室配備了光譜儀、顯微鏡管式爐、測試儀以及電化學(xué)薄膜制備的系統(tǒng)等，該設(shè)備主要用于方塊電阻、電阻率以及測試以及少子壽命的相關(guān)實驗中[3]。實驗室針對軟件的建設(shè)主要針對工藝制備配置了模擬軟件，該軟件被器件及工藝模擬領(lǐng)域廣泛使用，在進行半導(dǎo)體工藝流程的模擬與仿真的過程中，該軟件具備準確性高、速度快的優(yōu)勢，同時針對新興或特殊的器件都較為適用。

4實驗項目的管理及其實踐效果分析

4.1實驗項目管理

在微電子專業(yè)實驗教學(xué)中，實驗項目的科學(xué)管理是其重要的前提條件和依據(jù)。通過對實驗室的特點進行分析，實行了系主任及實驗主任統(tǒng)一協(xié)調(diào)的教師責(zé)任制度。同時將實驗的內(nèi)容劃分為兩個實驗板塊，依照實驗內(nèi)容的分布情況組織四個小組分別對材料、器件、EDA以及工藝測試進行管理，各組對其負責(zé)的項目進行日常的設(shè)備維護及軟件的使用情況。落實責(zé)任的分工，在項目成立初期，安裝設(shè)備并進行調(diào)試工作，同時針對設(shè)備的使用制定詳細的操作明細，并將實驗指導(dǎo)的流程及設(shè)備維護保養(yǎng)的相關(guān)明細進行整理[4]。

4.2實踐效果分析

微電子實驗室的建立為學(xué)生提供了更好的學(xué)習(xí)環(huán)境，實驗室的利用已經(jīng)深入到各個教學(xué)階段以及畢業(yè)設(shè)計當(dāng)中，提升了主動學(xué)習(xí)的積極性同時激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，使學(xué)生的創(chuàng)新、實踐能力得到了良好的培養(yǎng)，增強了學(xué)生對該專業(yè)學(xué)習(xí)的信心。通過在校期間針對該專業(yè)的實驗操作，學(xué)生對集成電路設(shè)計及微電子器件的模擬及仿真等相關(guān)知識有了基礎(chǔ)的掌握，為學(xué)生步入社會、進入企業(yè)能夠更快的適應(yīng)崗位、熟練掌握操作技巧奠定了基礎(chǔ)，對學(xué)生保持競爭優(yōu)勢具有積極作用。

5結(jié)語

綜上所述，加強微電子實驗室建設(shè)對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力及實踐能力具有積極作用，并在開展微電子教學(xué)活動中取得了良好的效果。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，微電子產(chǎn)業(yè)技術(shù)的要求也不斷發(fā)生變化，實驗室建設(shè)中仍需要不斷的對經(jīng)驗進行總結(jié)，對實驗室項目的不足進行及時改進，才能符合該產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實際需求。

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篇4

“做不成我提頭來見!”

2000年10月，中國科技大學(xué)，胡偉武在校園里疾步走著。胡偉武離開母校已經(jīng)十年，這次是代表中科院計算所回來搞招生宣傳――他現(xiàn)在已經(jīng)是研究員、博士生導(dǎo)師了。但是當(dāng)他推開實驗室的大門，看到桌上滿是芯片、電容、電阻、電烙鐵……他的眼睛不由濕潤了。

那些沒日沒夜與邏輯門、觸發(fā)器、譯碼器、選擇器玩兒命的日子，靠手工焊接連線制作處理器的日子，對他而言有一種深深的誘惑。此刻，他有一種重操舊業(yè)的沖動。

他撥通了一個電話。

電話是打給計算所體系結(jié)構(gòu)研究室主任唐志敏的，唐志敏正在負責(zé)籌備我國自主知識產(chǎn)權(quán)的芯片――龍芯設(shè)計的總體規(guī)劃和實施。胡偉武在電話里說:“給我兩年時間，做不成我提頭來見!”

激情比經(jīng)驗更重要

2000年11月，中科院計算所正式啟動CPU設(shè)計項目。

這一年，胡偉武32歲，唐志敏35歲。他們能行嗎?計算所的所長李國杰院士是堅定的支持派。他認為中國信息產(chǎn)業(yè)要實現(xiàn)跨越式的發(fā)展，突破點正是芯片產(chǎn)業(yè)的做大做強。他相信:“在信息技術(shù)領(lǐng)域，經(jīng)驗不見得是最重要的，只要有一定的研究基礎(chǔ)，有激情，有一個團結(jié)的群體，就能夠獲得成功。”他大膽決策，拿出所里一半的運轉(zhuǎn)經(jīng)費1000萬元投入龍芯CPU項目。

胡偉武是一個很講義氣的人，決定了去做芯片，他就把別的項目都推掉了，把出國邀請函放進抽屜里，全身心撲到龍芯CPU上。困了，就在實驗室里打個盹兒;醒了，再接著干。胡偉武辦公室墻上掛著頭像和詩詞“不怕遠征難，萬水千山只等閑……”，他似乎在偉人的目光下指揮著一場不見腥風(fēng)血雨但是同樣殘酷的戰(zhàn)爭。

胡偉武的女兒才六歲多，在院里的小學(xué)讀書，小姑娘知道爸爸很忙，只提了一個很小的要求:希望爸爸可以陪她一起坐班車回家。但是，自從項目啟動，胡偉武一次都沒能兌現(xiàn)。有一次，小姑娘忍不住哭了，一邊哭一邊說:“爸爸你就知道你的CPU，不管我和媽媽了。”胡偉武心里很難受，但還是硬著心腸沒有答應(yīng)。女兒看到爸爸很難過，后來不哭了，她說:“爸爸你一定要做成功，你要是做CPU做不過帝國主義，我以后接著做。”

那一刻，胡偉武百感交集，將女兒緊緊摟在懷中。

“狗剩”他爹他媽

CPU領(lǐng)域知識產(chǎn)權(quán)壁壘森嚴，龍芯的命運，撲朔迷離。在研究組里，大家都親切地管“龍芯”叫“狗剩”，想的是取個賤一點兒的名字，將來好養(yǎng)活。

唐志敏和胡偉武提出的方略是繞過與奔騰的抗衡，選擇與MIPS兼容的RISC指令集，將龍芯定位于服務(wù)器應(yīng)用。通用CPU包括用于服務(wù)器的CPU和用于PC的CPU，Intel和AMD幾乎分享了PC類CPU所有的市場，而在服務(wù)器領(lǐng)域，還沒有形成一家獨大的局面。并且,MIPS公司自己不做芯片，非常支持其它廠家設(shè)計、生產(chǎn)以及銷售與MIPS兼容的芯片，在知識產(chǎn)權(quán)方面比較開放。

這個“孩子”，好像有了一線生機，可以躲過早夭的厄運。

零零星星聽到關(guān)于這個“孩子”的消息，一些人從四面八方匯聚到研究組。他們一開始也沒有想到，與這個“孩子”的感情最后會是多么難以割舍。張志敏就是其中一個。

2001年的春天，張志敏得知計算所要做CPU，非常激動，他馬上打電話給李所長。他本來在航天集團工作，單位馬上要派他出國做高級訪問學(xué)者，他說他可以利用出國前的時間來幫忙。

等到看到胡偉武做的方案，張志敏就感嘆，胡偉武真是很聰明，這件事肯定能成。

胡偉武也把張志敏稱為“最佳搭檔”，因為張志敏做工程出身，項目管理的經(jīng)驗豐富，與理論見長的胡偉武正好互補。做到后來，張志敏連國也不出了，主任的待遇也不要了，留下來和大家一起做“狗剩”他爹他媽。

Login:第一個大勝仗

奮戰(zhàn)到2001年8月份，考驗大家的時候到了。能否通過FPGA驗證，是對前一階段邏輯設(shè)計的檢驗。

胡偉武在日記中寫道:

8月12日，星期日。下班前得知第二天有領(lǐng)導(dǎo)要來所里檢查工作，決定冒險把原來定的聯(lián)調(diào)時間提前一周，希望一次成功。但怕萬一失手會影響士氣，只找了幾個骨干在星期一晚上開始聯(lián)調(diào)。即使發(fā)現(xiàn)一個很小的錯誤，也要修改，而修改一次設(shè)計再形成新的FPGA燒制文件，至少需要八個小時。只有一天24小時全拿來工作，才能保證有兩次修改機會。

8月13日，星期一。凌晨4點，把FPGA文件寫入FPGA，沒有任何動靜。很快就用邏輯分析儀發(fā)現(xiàn)了問題。原因是啟動時與主板握手機制有缺陷，導(dǎo)致主板一直沒有撤掉復(fù)位信號。趕快修改，12點形成了新的FPGA燒制文件，寫入后還是沒有任何動靜。晚上接著調(diào)試，發(fā)現(xiàn)芯片插卡上有兩個焊點短路，去掉后，主板的液晶顯示器上如約顯示出“GODSON”(“狗剩”的英文譯名)字樣，立時爆發(fā)出一片歡呼。

8月14日，星期二。我們決定連續(xù)作戰(zhàn)，到晚上十一點左右，成功地運行經(jīng)過改造的主板上的BIOS系統(tǒng)，相當(dāng)于一個簡單的操作系統(tǒng)，又是一片歡呼，這時課題組的其他成員才知道，我們是在龍芯上運行程序。12點，要求所有人回家睡覺。晚上雷聲大作，風(fēng)雨交加，以示慶賀。忽然覺得，幾個月來沉重的壓力稍有緩和，我卻興奮得難以入眠。

8月15日，星期三。上班后開始試圖啟動LINUX操作系統(tǒng)，但每次都在最后進入用戶態(tài)啟動各種應(yīng)用程序時出錯。懷疑是TLB的問題，因為訪問用戶空間才開始使用TLB。一直跟TLB斗爭了三天兩夜，中間發(fā)現(xiàn)了不少問題，每次充滿期望地改過來卻總是歸于失望。

8月18日，星期六。直到吃晚飯前，才恍然大悟，發(fā)現(xiàn)這些天來困擾我們的問題，趕快修改。

8月19日，凌晨兩點多。形成FPGA文件并寫入FPGA，2點42分，屏幕上出現(xiàn)了“l(fā)ogin”字樣，登錄進去隨便玩兒，和使用其它機器上的LINUX一樣。我用vi編輯了一個文件記錄這一歷史時刻，興奮得馬上給唐志敏打電話報告好消息。那時雖然我們都已經(jīng)極度疲憊，但在場的六個人都興奮得毫無睡意，當(dāng)晚是風(fēng)雨交加，我們一直聊天到天亮。早上6點，大家回家睡覺，我連續(xù)睡了二十多個小時。

一竿子插到底

芯片研制分為兩個大的階段，一是邏輯設(shè)計階段，好比寫書要先形成一個草稿;之后是物理設(shè)計，好比為了把書成批印出來，要按印刷的要求進行排版。

第一款“驗證芯片”已經(jīng)完成了龍芯的邏輯設(shè)計工作，很多人都勸課題組把物理設(shè)計交出去算了。畢竟計算所沒有做過物理設(shè)計，但是胡偉武堅持“一竿子插到底”。

課題組計劃分兩步走。A方案是委托有經(jīng)驗的第三方物理設(shè)計公司進行物理設(shè)計，這是一個保底方案。同時，與第三方加強交互，組織自己的隊伍進行物理設(shè)計。

原來以為春節(jié)就可以交給第三方一個綜合出來的門級網(wǎng)表，但是RTL設(shè)計總是改了又改，可測性設(shè)計方案也一直在調(diào)整。每次解決一個問題，另一個問題又接踵而至。2002年春節(jié)，好多人留下來加班。“你回去也休息不好，心里發(fā)慌，不如在這里做事情。”胡偉武說。

過年的時候，他們給三個實驗室的門上都貼了春聯(lián)，看上去喜氣洋洋。有一副春聯(lián)寫道:辭舊歲狗剩橫空出世，迎新春龍芯馬到成功。還有一個橫批寫道:知苦不苦。

團結(jié)就是力量

龍芯的研究團隊是一個團結(jié)的團隊，彼此之間很理解。大家的目的很明確，就是把事情做成。

胡偉武自己都承認在性格上有極端的地方，他是典型的搞科研的人，說到開會、寫報告就頭疼。龍芯這個大項目按經(jīng)費的來源劃分為好多個課題，有計算所立的、科學(xué)院立的、科技部立的等等。作為其中一些課題的負責(zé)人，立項、申請、合同、匯報等事情，胡偉武一個字都沒有寫過，都是唐志敏代勞。胡偉武感動地說:“我在計算所十來年，見了不少下屬幫領(lǐng)導(dǎo)寫報告的事，卻從未見過領(lǐng)導(dǎo)幫下屬寫報告。”

寬厚的唐志敏對此的說法是“大家自覺地走向了一種分工”。在現(xiàn)有的框架里來做事，如果還想做成這個項目，很多瑣事必須去做，于是他就去做了。

胡偉武和張志敏的合作也很有意思。胡偉武的一個重要技術(shù)決策――浮點除法是在物理設(shè)計階段加入的。在對性能的追求上，胡偉武有科研人員的執(zhí)著，而張志敏有從工程出發(fā)的冷靜考慮。浮點除法部件的設(shè)計比較復(fù)雜，加入一個新的設(shè)計很可能導(dǎo)致大的變動，影響項目按時完工，但是胡偉武一定要做，有什么辦法保證他一定能成功呢?張志敏太了解胡偉武了，于是兩人打賭，三天之內(nèi)搞不定浮點除法，胡偉武就繞整個北樓喊一圈“張志敏真厲害”。胡偉武是“拼命三郎”，他從不服輸，結(jié)果是胡偉武組織定點除法和浮點乘法的設(shè)計人員兩天就把浮點除法設(shè)計完并在FPGA中跑起來。

胡偉武和負責(zé)測試研究的李曉維之間也是爭論不斷，作為測試方面的專家，李曉維強調(diào)測試的重要性，但是往芯片設(shè)計上加?xùn)|西會導(dǎo)致在關(guān)鍵路徑上時間又多一些，而胡偉武始終想提高頻率，唐志敏的辦法是讓大家充分表達自己的觀點，相互學(xué)習(xí)，最后彼此都很佩服對方。

七天七夜

課題組在4月底將網(wǎng)表交給第三方設(shè)計公司。事情做到這個份兒上，已經(jīng)算有個交待了。但是熱血沸騰的胡偉武和團隊里的成員并不因此而滿足。這個時候，微電子中心的黃令儀老師和她的學(xué)生也加入到這個項目中。他們的參與，使課題組自己做物理設(shè)計的進程大大加快了。

課題組還必須拿到跟集成電路生產(chǎn)工藝密切相關(guān)的單元庫才能開始自己的物理設(shè)計。負責(zé)辦這件事情的陳嵐副研究員想了很多辦法，最后發(fā)現(xiàn)，惟一可行且合法的途徑是尋求芯片制作廠商的授權(quán)。課題組將目光鎖定臺灣的臺積電。但是，臺積電的方針是只發(fā)展像IBM這樣的大客戶，以龍芯目前實驗用的產(chǎn)量，對臺積電來講是筆不賺錢的買賣，怎么辦?一貫埋頭做學(xué)問的科研人員也要給流片廠商講故事才行，要讓對方看到自己未來潛在的市場。臺積電在大陸的代表到課題組來了好幾次，看項目的進展，和研究人員交談。到2002年4月份的時候，這件事也確定下來了。

課題組真正拿到物理庫和設(shè)計規(guī)則是在6月份。當(dāng)明確地知道自己具備完成物理設(shè)計的客觀條件時，組里的空氣頓時緊張起來。A方案已經(jīng)在6月份交給臺積電流片(按集成電路流水線生產(chǎn)標準生產(chǎn)芯片，行話稱之為“流片”)，課題組決定把自己做物理設(shè)計的方案在7月份交出去流片。

課題組決定同時做兩個物理設(shè)計，一個是實驗性的B方案，一個是準備量產(chǎn)的正式方案――C方案，面積小，布線難度也大多了。

C方案詳細布線完成后，離截止日期不到一周的時間。馬上開始檢驗、調(diào)整，連續(xù)加班三天三夜，課題組終于在7月3日完成了版圖并通過了LVS檢查。

不料測試組在最后關(guān)頭發(fā)現(xiàn)一個錯誤，重做布線已經(jīng)來不及了。胡偉武通宵達旦干了24小時手工改版圖，終于把這個錯誤也消滅了。這時候離截止日期還有一天。

下午5點時，測試組又發(fā)現(xiàn)一個問題，掃描鏈在重連時沒有根據(jù)要求連出來。聽到這個消息，胡偉武的大腦變得一片空白，回到機房看到大家因連續(xù)熬夜蒼白的臉，胡偉武幾乎決定放棄了。胡偉武把負責(zé)物理設(shè)計的幾個人召集起來說明情況，沒想到負責(zé)后端版圖編輯的楊旭他們馬上就說我們可以手工再改版圖。胡偉武眼睛一熱。

半個小時后，胡偉武在機房進行了動員，第一句話就是:“我們肩負的是歷史使命，我們要做出中國第一臺不依賴于洋人CPU的計算機。”手工修改網(wǎng)表的工作量很大，一個芯片內(nèi)部幾十萬根線都不止，有時候改一根線用一天時間都有可能。跟廠里聯(lián)系，因為是周末，課題組得到了多一天的期限。在接下來的兩天兩夜里，胡偉武帶領(lǐng)大家用手工把一萬多個觸發(fā)器分成十幾條掃描鏈，并連出來。由于大家都十分疲憊，胡偉武要求任何一個修改都是一人操作，另外兩人在邊上看著。7日凌晨三點多，最后一項工作完成，每個人在工作單上簽字，大家的手都在哆嗦。

胡偉武讓所有人都回去休息，人陸續(xù)走后，胡偉武一個人呆在辦公室里。他對自己說，就這樣了，沒什么可后悔的了。

這已經(jīng)是連續(xù)加班的第七天。

這是一個激動人心的時刻

在胡偉武這邊做物理設(shè)計的同時，張志敏設(shè)計的主板以及由王劍和張福新負責(zé)的系統(tǒng)軟件也基本調(diào)試完畢，一系列基于龍芯1號的應(yīng)用方案也相繼出臺，一切等待最后的系統(tǒng)驗證。

長時間的等待使人變得有些疑神疑鬼。有很多次，胡偉武半夜驚醒，突然想起某個地方有個疏漏，就再也睡不著，眼睜睜挨到天亮，到單位趕快查文件證實自己錯了，一顆懸著的心才落地。

芯片終于回來了。8月9日晚9點30分,一切就緒,胡偉武把帶有龍芯1號CPU的子卡插到主板上,屏住呼吸按下電源鍵，主板的數(shù)碼管上瞬間就顯示出預(yù)期的“Godson-1”字樣，引起一陣歡呼。

8月10日早上6點8分，“godson login:”的字樣終于出現(xiàn)在顯示器上，大家高興得長時間歡呼。胡偉武抱著鍵盤，迫不及待地登錄進去，用vi編輯龍芯1號產(chǎn)生的第一個文件，其中一段是這樣寫的:

The great ecstasy at this moment makes all of our exhausting efforts of the past year be over paid. Though this is only a little step of a long march, it indicates the glorious future of our own CPU.

(這是一個激動人心的時刻，過去一年里我們所有的付出孕育了這一刻。雖然，在漫長的開發(fā)道路上，我們只是踏上了一個小臺階而已，但是毫無疑問，這預(yù)示了我們自己的CPU光輝的未來。)

快到七點的時候，胡偉武覺得沒問題了，上樓到辦公室給李老師和唐志敏打電話。李老師接到電話后就說:“我馬上來。”沒等胡偉武把地點告訴他，就把電話掛了。給唐志敏打電話，他正在北京的一個郊縣開會，他興奮地說:“太好了太好了太好了。”然后馬上就往回趕。唐志敏平時很沉得住氣，從來沒有見過他像今天這樣，跟個小孩兒似的。

李老師和唐志敏先后來看了“狗剩”一會兒，已是早上9點了，大家誰都不困，都不想回去。本來前一晚說好調(diào)通后去天安門廣場看升國旗，可是現(xiàn)在國旗早升起來了。胡偉武就說:“咱們還是到天安門向報告去。”結(jié)果大家一起打車去天安門，那一天，去紀念堂的人特別多，胡偉武他們排了一個多小時的隊，終于得償心愿，于是大家回去睡覺。

8月10日調(diào)通的是A方案，即委托第三方做物理設(shè)計的方案。高興了兩天之后，大家又開始擔(dān)心B方案和C方案能不能成功。

8月29日，終于拿到了C方案的首批芯片。許彤、范寶峽和鄭為民他們?nèi)滩蛔≡诤附蝇F(xiàn)場就進行聯(lián)調(diào)，胡偉武在電話里嚴肅地說要進行處罰，但是心里很高興。他們回來后，胡偉武又和大家一起對調(diào)通的樣機進行了更多的測試,一直到凌晨十二點左右,沒有發(fā)現(xiàn)問題，胡偉武給全組都發(fā)了一封郵件，告知C方案成功的消息。

發(fā)完郵件后，胡偉武靠在辦公室的沙發(fā)上，覺得非常累，但又睡不著。胡偉武想起一些網(wǎng)友去年的鼓勵――“只要能做出來，再貴也要買”;想起課題組在向院黨組匯報龍芯的工作出來后，江院長追出來跟李老師說:“李院士，我就把這個寶押在你身上了”;想起在機房度過的無數(shù)個不眠之夜;想起最后連續(xù)加班七天七夜的每一個細節(jié)，每一張累得毫無血色卻執(zhí)著不改的面孔……

那一刻，胡偉武淚水滿眶。

幾代人的夢想

9月20日，龍芯1號通過了測試組的測試。

9月22日，龍芯1號通過了由中國科學(xué)院組織的鑒定委員會的鑒定。

9月28日，中國科學(xué)院舉行了龍芯1號的會。胡偉武的恩師夏培肅院士專門來看他，她很高興龍芯終于被做出來了。50年前，在華羅庚先生的倡議下，夏老師等三位同志組成了中國第一個計算機研究小組，現(xiàn)在，龍芯項目組里的很多人都是她的學(xué)生，或?qū)W生的學(xué)生。在胡偉武的提議下，龍芯1號的物理版圖中，每一層金屬上都刻上了“XIA50”的字樣。

關(guān)于龍芯2號

龍芯只有在市場上取得成功才是真的成功。與龍芯配套的LINUX操作系統(tǒng)也已經(jīng)開發(fā)成功;張志敏開始開發(fā)龍芯專用主板;曙光公司開發(fā)的龍騰服務(wù)器已經(jīng)問世;與此同時，以龍芯為CPU的網(wǎng)絡(luò)計算機也已開發(fā)成功……一個產(chǎn)業(yè)鏈初具雛形。

芯片本身也需要不斷改進，胡偉武已經(jīng)開始進行龍芯2號的研制。“性能要有大幅度的提高才行。”他很自信地說。