宋顏教授第一堂課上完。

謝凱站起來，走到發言席。

他穿得正式，中山裝的扣子扣得整整齊齊。

他站在那兒，等掌聲落下去，才開口。

“下面這堂課，我講軍工級積體電路的設計思想。為甚麼要專門講‘軍工級’？民品不能用嗎？因為民品的，壞了就壞了，下一批改。但如果在戰場上，一顆炮彈打出去，沒響，你們會怎麼辦？”

他頓了頓：“軍工晶片，和民品最大的不同，不是效能，是信任。戰場上計程車兵，把命交給這顆晶片。他要的不是‘可能響’，是‘必須響’。”

他轉身，在黑板上寫下四個字：確定可靠。

“這就是軍工設計的第一條原則，不是追求‘最好’，是追求‘最確定’。”

他放下粉筆，看著臺下：“民品晶片，設計的時候追求的是‘典型條件下能跑’。溫度25度，電壓5伏正負5%，一切正常。但戰場上呢？零下40度，發動機艙裡120度，電壓波動20%，電磁干擾像刮颱風。這時候晶片還跑不跑？”

他在黑板上畫了一個電晶體的I-V曲線圖。

橫軸是電壓，縱軸是電流，曲線彎彎曲曲。

“軍工設計的第一課，叫‘最壞情況設計’。不是算典型值，是算邊界。”

他用粉筆在曲線圖上點了幾個點。

“溫度最高的時候，管子會不會關不死？溫度最低的時候，管子會不會打不開？電壓最高的時候，管子會不會擊穿？電壓最低的時候，電路能不能觸發？頻率最快的時候，時序還能不能對齊？”

他轉過身，從桌上拿起那份錢蘭做的失效分析報告，翻開，指著其中一頁。

“這裡的擊穿，為甚麼？電晶體尺寸太小，電場強度太大。在實驗室裡，5伏電壓沒問題。但戰場上電壓一波動，瞬間過壓，柵氧化層就打穿了。這叫‘安全餘量不足’。”

他放下報告。

“軍工級的規矩是：所有關鍵引數，必須留出50%以上的餘量。電壓能抗10伏，只讓它跑5伏；頻率能跑10兆，只讓它跑5兆。不是浪費，是保命。”

“這叫‘降額設計’。讓晶片永遠工作在舒適區，永遠不挑戰極限。極限是用來敬畏的，不是用來跑的。”

他又拿出一張圖，是近炸引信的架構草圖。

密密麻麻的方塊，用箭頭連起來。

“戰場上的晶片，一定會壞。輻射、高溫、振動、老化，遲早出事。軍工設計不會去想‘怎麼讓它不壞’，要去想‘壞了之後怎麼辦’。”

他指著圖上的幾個模組。

“我們給近炸引信設計了三模冗餘。三個一模一樣的運算單元，同時算同一道題，結果送進表決器，少數服從多數。如果一個單元壞了，算錯了，另外兩個對的把它壓下去，輸出還是對的。”

“這叫‘故障-安全’架構。故障可以被檢測，被隔離，被容忍。系統不會因為一個點壞了就癱瘓，只會降級執行，直到完成任務。”

“還有一種更狠的，叫‘鎖步’。兩個晶片跑完全相同的指令，每一步都對比結果。一旦不一致，立刻復位重跑。這種設計，連瞬時的‘軟錯誤’都能抓出來。比如高能粒子打中儲存器，把0打成1，鎖步架構能發現它、糾正它。”

他轉過身：“戰場上，電磁環境甚麼樣？雷達、電臺、發動機點火、甚至敵人的電磁干擾彈，都是噪聲源。一個晶片，如果扛不住這些，就是廢鐵。”

他在黑板上畫了一個訊號波形，然後在上面加了一層密密麻麻的毛刺。

“這是正常的訊號，這是干擾。如果幹擾足夠大，0可能被讀成1，1可能被讀成0。怎麼辦？”

他列出三條。

“第一，差分訊號。不拿一根線傳訊號，拿兩根。一根傳原訊號，一根傳反訊號。接收端一減，干擾互相抵消，訊號加倍。”

“第二，光電隔離。輸入和輸出之間，用光來傳訊號，沒有電氣連線。外面的高壓打不進來，地上的噪聲傳不進去。”

“第三，遮蔽與濾波。關鍵模組用金屬殼包起來，像個罐頭。電源線上加濾波器，把高頻噪聲濾掉。”

“這叫‘電磁相容’。軍工晶片的第一課，不是‘怎麼算得快’，是‘在電磁風暴裡怎麼活下去’。”

他頓了頓：“軍工專案呢？一個型號用十年、二十年很正常。晶片壞了，沒人上去換。”

他在黑板上寫下一個詞：老化篩選。

“軍工級的晶片，出廠前要經過‘老化篩選’。高溫儲存、溫度迴圈、離心加速、振動衝擊，把那些‘早夭’的提前幹掉。剩下的，才是能活幾十年的。”

他拿出一份資料，是美軍標MIL-STD-883的節選。

“這是美軍標，他們定下來的規矩。我們也要做。每一顆軍工晶片，出廠前必須經歷這些折磨。折磨不死的，才能上戰場。”

他頓了頓，聲音低下來：“最後一條，是給敵人準備的。”

他指著黑板上的版圖：“軍工晶片，落在敵人手裡，就是情報。所以設計的時候，要加防逆向工程的手段。”

他列出幾條：“版圖混淆，關鍵模組的佈局，故意畫得複雜，讓人看不出來哪兒是哪兒。

加密保護，晶片內部的程式，是加密儲存的。讀出來也是一堆亂碼。

熔絲燒斷，測試介面用完了，直接燒斷。想再連進去？沒門。”

“這叫‘物理安全’。晶片落到敵人手裡，只是一塊黑玻璃。他想抄？抄不出來。想破解？破解不了。”

他把黑板上的板書全部擦掉，重新寫下三行字。

必須可靠。在最壞的情況下，也要工作。

必須容錯。壞了也能完成任務。

必須安全。落到敵人手裡，也不能被利用。

他轉過身，看著臺下。

“民品晶片，追求的是‘更快、更小、更便宜’。軍工晶片，追求的是‘一定能響’。”

他頓了頓：“軍工晶片，不是為了做最快的計算機，是為了做最可靠的計算機，讓炮兵算得準，讓引信炸得響，讓雷達看得清。”

“這是我們的責任。”

他停頓了幾秒：“驚雷專案剛立項的時候，有人問我：如果這是戰場，一顆炮彈沒響，怎麼辦？”

“我現在回答，如果這是戰場，我們的任務，就是讓它必須響。”

臺下沉默了幾秒。

然後，驚雷專案組的軍方技術人員們，帶頭鼓起了掌。

掌聲很響，很沉。

謝凱點點頭，走回座位。

錢蘭站起來，走到發言席。

她手裡拿著一份報告，封面是白色的硬紙，印著紅字：《GPMC-01晶片首次流片失效分析報告》。下面還有一行小字：積體電路實驗室年1月。

她把報告舉起來，讓臺下的人都能看見。

“這份報告，是我寫的。”她開口，聲音很平，“記錄了高頻脈衝電機控制晶片第一次流片的失敗經過。”

她頓了頓。

“60塊晶片。目檢淘汰3塊，短路淘汰41塊，擊穿淘汰8塊。最後能用的，8塊。良率，13.3%。”

臺下有人倒吸一口氣。

錢蘭沒理會，從兜裡拿出幾塊晶片，擺在講臺上。

她拿起第一塊，是短路的。

“72%的短路率。”她說，“當時我們測第一塊，零。第二塊，零。第三塊，零。測到第十塊的時候，手都在抖。”

她指了指身後幻燈片上那張放大的版圖，兩條線捱得很近。

“後來發現，短路的區域高度集中，都在暫存器堆，都在同一個位置。設計規則下限，5微米。理論上夠。但工藝有波動，光刻偏一點、刻蝕過一點，就連上了。”

臺下有人舉手，是6305廠的一個年輕技術員：“後來怎麼改的？”

“放寬。”錢蘭說，“6微米。寧可面積大一點，也不冒短路的險。”

她在黑板上寫下一個詞：工藝視窗。

“這是我們從這次失敗裡學到的第一課。設計不是走鋼絲，是給工藝留出餘量。”

她拿起另一塊晶片，是被擊穿的。

“靜態電流測出來的。上電，指標直接打到底。內部擊穿了。”

身後的幻燈片播放著真空所用電鏡拍的幾張照片。放大幾百倍的顯微照片，晶圓表面有一個小小的熔坑，像被雷劈過的痕跡。

“擊穿點集中在柵氧化層。”她指著照片上的那個黑點，“電晶體尺寸太小，電場強度太大。電壓一高，就打穿了。”

臺下安靜了幾秒。

“這個怎麼改？”還是那個年輕技術員。

“加大。”錢蘭說，“關鍵路徑上的電晶體，尺寸翻倍。功耗大一點沒關係，但不能擊穿。”

她在黑板上又寫了一個詞：可靠性冗餘。

“這是第二課。有些地方，寧可‘浪費’一點，也不能賭。”

她又拿起一塊晶片，是那5塊能用的之一。

“5塊能用。但全都有延遲。”她指著幻燈片上的示波器波形，“頻率比設計值低15%到20%。所有能用的，都慢。”

她指著波形上的某個點。

“測了幾天，找到問題。關鍵路徑上有個與非門，驅動能力不夠，訊號爬升慢。這個門畫得太小了。”

她轉過身，看著臺下。

“這不是工藝的問題，不是材料的問題，是電路設計的問題。我們畫版圖的時候，光顧著把管子做小、把線畫密，忘了問一句：它跑得動嗎？”

臺下沒人說話。

“這是第三課，設計不只是畫出來，還要算清楚。每一級延遲，每一根線的電容，都要算。不算就是盲人摸象。”

講完三個案例，錢蘭開始講那份報告。

身後的幻燈片一頁一頁過。

失效晶片的座標圖，每一顆的位置、故障型別、嚴重程度，全都標了出來。

典型故障的顯微照片，短路的、擊穿的，一張一張放給大家看。

擊穿點的版圖對照，精確到微米。

延遲測試的波形圖，每一張都有詳細的標註。

最後是那張設計問題清單。

電源線與地線間距過小。

電晶體尺寸偏小。

長走線缺乏緩衝器。

“這是改版的方向。”錢蘭說，“改完以後，面積大了18%，電晶體多了272個。但下一輪流片，良率至少能到30%。”

她看著臺下。

“這份報告，是我們一個月的心血。但它不只是給我們看的，是給以後所有人看的。以後再有人做晶片，第一次流片失敗，可以翻翻這份報告，看看我們是怎麼踩的坑。”

臺下安靜了幾秒。

然後有人鼓掌。

是柳工，他站起來，走到前面。

“我看了這份報告。寫得很好。問題找得準，分析得透。但我要說的是，工藝這邊，也有問題。”

他從兜裡掏出一張紙，是一份氧化工藝的引數記錄。

“氧化層緻密性不夠。我們測過，針孔密度偏高。如果氧化層沒長好，電壓一來，該絕緣的地方就不絕緣了。這個問題，不是你們設計能解決的，是我們的活兒沒幹到位。”

他把紙放下：“還有摻雜。擴散爐裡，不同位置的片子，摻雜濃度不一樣。前端的濃，後端的淡。這個波動，也會導致晶片效能不一致。”

他看著臺下：“所以今天我來，不只是來聽課的。我是來告訴你們，工藝這邊，也在改。氧化工藝要調，摻雜工藝也要調。下一輪流片，我們會拿出更穩的片子。”

他走回座位，坐下。

掌聲又響起來，比剛才更響。

掌聲剛落，靠牆那排有人舉手。

是驚雷專案組的，一個三十來歲、穿便裝的軍人。

他站起來，看著錢蘭：“我問個問題。你們這次失敗，72%短路、48%擊穿、延遲全覆蓋，按說，這是技術災難。但你們現在坐在這裡，給我們講這堂課，是甚麼意思？”

他頓了頓：“我的意思是，如果這是戰場，一顆炮彈打出去，沒響。你們會怎麼辦？寫一份報告，告訴大家為甚麼沒響？”

會議室裡安靜了。

錢蘭沉默了幾秒：“我們會的。我們會寫報告，告訴大家為甚麼沒響。然後，我們會改。改設計，改工藝，改一切能改的地方。再打一發。如果還沒響，再寫報告，再改。一直改到它響為止。”

她看著那個軍人：“這是我們的活法。你們的活法是一發炮彈打出去，必須響。我們的活法是讓它能響。”

那個軍人沉默了幾秒，然後點點頭。

錢蘭講完，走回座位。

臺下安靜了幾秒。

然後有人鼓掌。是6305廠工藝科的人，是驚雷專案組的軍人，是積體電路實驗室的設計人員。

掌聲持續了很久。