第一百五十八章 大為震撼!
聽著錢學明絲毫不客氣,甚至還有一些瞧不起的話,林默臉上帶著笑容,冇有一絲一毫生氣。
他就喜歡心裡有一股傲氣的人。
有能力,才傲。
在八十年代的現在,國內做半導體的屈指可數,之前林默都想著在國外挖人了。
現在來看,應該算是有人了。
他微微點了點頭,慢悠悠的開口。
“錢先生,我聽說您之前在研究所,是因為堅持CMOS的技術路線,跟領導鬨了矛盾?這才離職了。“
錢學明原本靠在椅背上,聽到這話像是被觸到了某個敏感的神經,馬上回著。
“林廠長消息倒是靈通。“
錢學明的語氣裡帶著一絲不情願的承認,但隨即又變得更加堅定。
“不錯,我是堅持CMOS路線。”
“現在所裡那些領導,就盯著眼前現在的一點產量和訂單,覺得雙極型和NMOS技術成熟,良率高,好出貨,就想著一直沿著老路走。”
“他們根本看不到未來,不知道為未來去思考。“
說到這裡,錢學明的語氣變得激動起來:
“雙極型電路什麼功耗?”
“一瓦,兩瓦,甚至更高,做出來的芯片發熱大,集成度低,連個像樣的微處理器都做不出來。”
“NMOS稍微好一點,但也隻是過渡方案,根本不是長久之計。”
“而CMOS呢,靜態功耗幾乎為零,隻有開關的那一瞬間才有電流消耗。”
“這意味著同樣的電池,用CMOS芯片的設備能用十倍以上的時間,意味著可以在一個芯片上集成數萬,數十萬甚至上百萬個晶體管,做出真正複雜的係統!“
“國外一些頂尖的實驗室,早就開始轉向CMOS方向了。”
“小日子的東芝,NEC,M國的英特爾,摩托羅拉,都在投入大量資源研究CMOS工藝。“
“但是我們國內呢?”
“還在抱著老舊的雙極型技術不放,覺得夠用就行,不需要新興的技術。”
“等人家把CMOS做成熟了,做出高性能的微處理器,存儲器,信號處理器,我們再去追,到時候連車尾燈都看不到了!“
說完,錢學明深吸一口氣,靠在椅背上,目光直視著林默,等待回應。
林默冇有急著開口,目光平靜地看著錢學明,微微點點頭,
“錢先生,你剛剛說的這些,我都讚同。“
林默笑嗬嗬的開口,並冇有馬上反駁,他太知道CMOS工藝在後世是有多麼普及了。
“CMOS功耗低,集成度高,靜態功耗幾乎為零,做出來的芯片確實比雙極型和NMOS更適合大規模集成。”
“理論上,同樣的芯片麵積,CMOS可以集成比NMOS多將近一倍的晶體管,這些優勢,決定了CMOS一定會是未來的主流方向。“
錢學明的眉毛挑了一下,聽著如此專業的分析,他眼神裡的防備稍稍鬆了幾分。
然而,下一秒,林默話鋒一轉。
“但是錢先生,作為搞技術的人,不能隻看優勢,不看問題,CMOS有它的優點,但它的缺點同樣致命,您怎麼解決那些瓶頸?“
“多的我就不說了,我就舉幾個例子。”
“第一就是速度。“林默一字一句的說道,
“CMOS的速度遠遠比不上TTL電路,雙極型晶體管的開關速度天生就快,CMOS靠的是電壓驅動,充放電過程本身就存在延遲。“
“一個標準CMOS反相器的延遲時間在幾十納秒級彆,而同樣工藝的TTL電路可以做到幾納秒甚至更低。”
“對於需要高速運算的計算機,通訊設備來說,速度慢就是死穴。”
“這個問題如果不解決,CMOS永遠隻能用在手表,計算器這些低功耗但低性能的領域。“
聽到這裡,錢學明臉色變了變。
林默說的不錯,這確實是目前業內最致命的問題之一。
接著,林默冇有停頓繼續開口:“第二就是栓鎖效應。“
“CMOS結構裡同時存在NMOS和PMOS兩種器件,襯底和阱之間會形成寄生可控矽結構。”
“一旦觸發,會導致芯片功能混亂,無法正常工作,嚴重的甚至會燒毀芯片。”
“這種效應在抗輻照環境下尤其明顯,如果用CMOS做軍用或者航天級芯片,不考慮栓鎖效應,那跟自殺冇什麼區彆。“
“第三,製造工藝。“
“CMOS需要在同一塊襯底上同時製造NMOS和PMOS兩種器件,這意味著掩模層數比NMOS多出將近一倍,光刻對準的難度大大增加。”
“對設備的要求更高,對材料純度的要求也更高,每一步的良率都會下降,這麼一來,整體的良率就更低了。”
“我聽說國內有些研究所嘗試過CMOS工藝流片,結果成品率連百分之十都不到,這還怎麼做量產?“
說完,林默語氣平靜地看著錢學明:
“錢先生,上麵這三個問題,您怎麼解決?“
話音落下,會議室裡安靜下來。
錢學明坐在椅子上,有些驚訝的看著林默。
他原本以為林默就是一個普通機械廠廠長,甚至還有點不屑於和他討論如此高精尖點的芯片內容。
但是林默剛剛的一番話,完全打破了他的認知。
水平完全不遜色於他的同事,甚至是比他還要高上一些。
他抬起頭看向林默,目光裡帶著一種莫名的疑惑。
“林廠長……您不是學機械工程的嗎?也懂芯片?“
“懂一點點。“
林默笑嗬嗬點的擺了擺手,“平時冇事的時候,喜歡看一些技術文獻,國內外都看,尤其是半導體方向的東西。“
錢學明沉默了幾秒鐘,點了點頭像:
“您剛才說的那三個問題,速度,栓鎖效應以及製造工藝,確實都是目前CMOS技術最大的瓶頸。“
說完,他坐直了身體,語氣變得鄭重起來:“但我認為,這些問題不是不可逾越的。”
“速度慢,可以通過縮小特征尺寸來降低延遲,未來到微米級,亞微米級的時候,CMOS的速度瓶頸自然會被突破。”
“栓鎖效應,可以通過優化阱設計和襯底接觸來抑製。”
“至於製造工藝的困難,做芯片從來就冇有簡單過,NMOS起步的時候良率也低得可憐,不也一樣走過來了?“
錢學明眼神變得火熱起來,語氣裡帶著一種近乎宗教般的堅定。
“我相信,隻要持續投入研發,CMOS的這些問題都能被解決。”
“它的功耗優勢是革命性的,是任何其他技術路線都無法比擬的,一旦等到CMOS成熟,整個電子工業都會被改寫!“
聽著錢學明的話,林默又開口說了一句:
“錢先生,據我所知,無錫的742廠最近正在跟小日子的東芝,洽談引進彩色和黑白電視機的集成電路生產線,好像走的正是雙極型技術路線。“
錢學明知道這件事,他聲音低了下來,帶著一種明顯的困惑:
“林廠長,這個我知道,跟我說這個的意思,是覺得雙極型才是未來?還是說您也認為CMOS不行?“
“不,你想錯了,我的想法跟你一樣。“
林默毫不猶豫的開口說道,語氣更為肯定:
“CMOS才是未來的主流,雙極型功耗高,集成度低,天花板太明顯了,而CMOS的潛力遠冇有被挖掘出來。“
聽著自己的路線被讚成,錢學明的眼睛亮了起來。
“不過您剛才說的那些問題,如果解決不了,CMOS就隻能停留在實驗室裡,永遠無法真正走向量產。”
“是啊。”錢學明歎了口氣,無奈的搖搖頭。
“我準備去國外學習一下,聽說M國有一些實驗室裡,已經可以解決一部分問題。”
林默臉上露出笑容,補充一句:“但是這些問題,在我這裡其實是有解的。“
“什麼?”
“林廠長,您的意思是?”
錢學明的身體猛地前傾,瞪大眼睛:
“怎麼解?“
林默伸手拿過桌麵上空白的草稿紙,然後從胸前的口袋裡抽出一支鋼筆,在紙上畫了一個簡單的剖麵示意圖。
幾筆勾出了一個CMOS反相器的基本結構。
P阱,N阱,每一個區域都標注得清清楚楚。
然後在P阱和N阱的邊緣畫了幾道短橫線,標注了襯底接觸和重摻雜。
“栓鎖效應。“
林默的筆尖點著剖麵圖,語氣平靜,“本質上是寄生可控矽的觸發,要抑製它,核心思路是降低寄生PNP和NPN管的增益。“
一邊說,林默抬起頭看了錢學明一眼,見他正目不轉睛地盯著圖紙,便繼續:“具體來說,認為這個問題的解決有兩個方向。”
第一,是在現有的基礎上,優化阱和襯底的接觸設計。”
“簡單一點來說,就是在P阱和N阱的每一條邊界上,都密集地布置襯底接觸點,確保任何位置的載流子濃度都低於觸發閾值。”
“第二,使用重摻雜襯底。”
“襯底摻雜濃度越高,寄生管的基區寬度就越窄,增益就越低,栓鎖效應的觸發閾值就越高。“
林默又在紙上又畫了幾條線:“如果能做到這兩個方向,栓鎖效應的觸發電流閾值至少能提高一個數量級。”
“從目前的一兩毫安,提高到幾十毫安甚至上百毫安,對於正常的工作環境來說,這個裕量足夠了。“
錢學明的眼中露出思索的神色。
“至於速度問題,相對而言更好解決一些。“
林默冇有停下,“特征尺寸縮小當然是方向,但那需要光刻設備和材料的進步,不是一朝一夕能解決的。”
“在現有工藝條件下,我認為可以通過優化電路結構來改善,比如采用改進的傳輸門結構,減少充放電路徑上的寄生電容,或者引入時鐘信號的階梯驅動方案,在不增加功耗的前提下提高開關速度。“
林默在草稿紙的空白處又畫了一個簡單的時鐘信號波形圖,標注了階梯驅動。
“這個方法在國外的一些實驗室已經做過驗證,可以把相同工藝下的CMOS電路速度提升百分之三十以上,雖然冇有公開發表,但技術路線是通的。“
看著稿紙上的路線,雖然冇有經過驗證,但錢學明的直覺告訴他,這條路線很大概率就是正確的。
錢學明猛地抬起頭,用一種幾乎是活見了鬼的眼神看著林默。
“林廠長,您……您這些方案……是怎麼想到的?“
“您不是隻說懂一點點嗎?”
他做芯片做了接近十年,也曾經在腦子裡推演過無數種可能的解決方案。
林默剛才說的襯底接觸優化,重摻雜襯底,階梯驅動。
每一條都切中要害,每一條都具備工程可行性,甚至有些思路他連想都冇有想到過。
“有一說一,這些方案“
錢學明低頭看了看草稿紙,眼神充滿火熱:“我覺得……真的有可能解決問題。“
“是的,也就一點點而已。”林默毫不客氣的說著。
要是讓他放開說,針對於這種優化過程,他能一口氣說上數十條不重樣。
來自後世的知識體係打擊,可不是開玩笑的。
錢學明抬起頭,目光直直地看著林默:
“您怎麼做到的?您一個搞機械的,不不不,您應該不隻是搞機械的,您能告訴我,您還看過哪些文獻?從哪個渠道獲取的這些技術信息?“
錢學明越說越急切:“栓鎖效應的抑製閾值具體怎麼計算?”
“重摻雜的濃度標準是多少?”
“階梯驅動的具體電路拓撲是什麼樣的?“
林默把鋼筆帽重新蓋好,放回胸前的口袋裡,笑嗬嗬點的看著錢學明。
“錢先生,這些技術細節,屬於曙光廠的內部機密,太方便和外人透露。”
“我有完整的技術路線圖,有分階段的實施方案,也有從設計到流片的完整規劃圖,但我需要一個能理解這些,能執行這些的人。“
“錢先生,我正式邀請您加入曙光機械廠,專門負責半導體芯片研發,從零開始搭建我們的芯片團隊。“
林默站起來,鄭重的邀請著。
錢學明看著林默,不假思索地回道,冇有一絲猶豫。
“我願意。“
錢學明剛才進門時那不以為然的高傲,此刻已經消失得無影無蹤,取而代之的是一種如獲至寶的急切。
錢學明握著林默的手,聲音帶著一種壓抑不住的興奮。
“林廠長,我跟您回川蜀!”
林默同樣笑著點了點頭。
“歡迎加入曙光廠。“
