第兩百三十六章 給了一個大大的驚喜！
錢學明深吸了一口氣，上前一步，站在了生產線的起點位置，麵對張停和幾位司長專家，有條不紊的開口。
“各位領導，我們曙光廠的這條芯片生產線，是一條三微米製程的CMOS工藝線。”
“在最初的設計方案論證階段，我們麵臨一個關鍵性的選擇，是走當時國內普遍主流的NMOS工藝路線，還是另辟蹊徑走CMOS路線。”
錢學明側身指向身後第一台設備，一五一十的介紹著。
“各位領導想必都知道，NMOS工藝的優點是速度相對快，工藝成熟度高，國內幾家院所都有經驗基礎，可以說是最簡單最普遍的選擇。”
“但它的功耗太高，集成度提升後發熱問題幾乎無解。”
“而CMOS工藝雖然功耗隻有NMOS的十分之一不到，但業界公認它的速度慢，工藝控製難度大，存在閂鎖效應等可靠性問題。”
“我們權衡了很久，最後林廠長和我還是共同決定走CMOS路線，因為功耗才是未來大規模集成的最大瓶頸，速度可以通過電路設計和工藝優化來補償。”
張停聽得專注，點了點頭冇有插話。
兩位專家也同樣點點頭。
錢學明說的冇錯，CMOS工藝確實是有可取之處。
當然，也有其缺點。
他們這一次過來就是想知道曙光廠是怎麼克服這個缺點的。
錢學明繼續往前走，來到光刻機旁邊：
“各位領導，這是我們從荷蘭進口的步進式光刻機，配合我們自己研發的掩模版定位係統，可以實現三微米的最小線寬。”
“在曝光精度方麵，對準誤差控製在一微米以內，加上我們自研的自動對準算法，實際套刻精度可以做到正負零點五微米。”
說完，一行人繼續沿生產線前行：“這裡是我們自行改造的等離子體刻蝕機，原機進口的時候主要用於普通矽刻蝕。”
“我們重新設計了射頻匹配網絡和氣體分配係統，把均勻性從百分之十二提高到了百分之四以內。”
“同時把刻蝕速率從每分鐘六十納米提升到了一百一十納米，而且側壁垂直度控製在了八十七度以上，減少了後續工序的補償難度。”
聽著這一係列關鍵名詞，張停冇有太多的感知，畢竟他不是專精這一方麵的專家。
但後麵的兩位專家肉眼可見的興奮起來。
眼神裡是滿滿的火熱。
錢學明又走到下一台設備前，這是一台臥式擴散爐，頂部密布著管線：
“這是氧化擴散爐，用於在矽片表麵形成熱氧化層和摻雜雜質。”
“我們在原來基礎上優化了溫度場分布，爐管內九個測溫點的溫差控製在正負零點五度以內。”
“摻雜采用先預澱積再推進擴散的兩步法，結深控製精度達到正負零點一微米，這對後續MOS管的閾值電壓一致性非常關鍵。”
接下來是離子注入機，濺射台，金屬化設備，化學氣相沉積設備……
錢學明領著隊伍從前到後走過每一道工序，每一步都講得細致。
光刻前的清洗采用SC‑1和SC‑2標準兩步清洗法，配合兆聲震蕩輔助去除亞微米級顆粒。
柵氧化層厚度控製到一百二十埃，用橢圓偏振儀在線監測每一批次，多晶矽澱積采用低壓化學氣相沉積，均勻度優於百分之二……
每一道工序都有具體參數和實測數據。
張停聽得頻頻點頭，口中的讚歎一句接著一句。
匡國梁則掏出隨身的小本子埋頭記了好幾頁。
走到生產線末端的時候，錢學明停了下來，站在一台測試機前。
他轉過身來，臉上的緊張已經徹底消散，取而代之的是一種的自豪：
“各位領導，經過前後三個月的工藝調試和三次流片迭代，目前我們的CMOS工藝良率已經穩定在百分之九十五以上。”
“每片四英寸矽片可產出三百二十顆曙光一號芯片，單片成本折算下來不到三美元。”
“相比國外同級彆產品的采購價格，我們的成本優勢超過了百分之七十。”
“成本優勢超過70%！”
匡國梁倒吸一口涼氣。
這個成本放在市場上，毫無疑問，將會帶來降維性打擊。
擁有無與倫比的競爭力。
錢學明把手放在測試機側麵的數據麵板上：
“而且我們不僅跑通了工藝，還完成了工藝文件的標準化，每一個參數，每一個操作步驟都有完整的記錄和操作規範。”
兩位專家這時候不約而同地往前邁了好幾步。
一位戴黑框眼鏡的專家姓吳，頭發已經灰白了大半，他摘下手套，湊近了看測試機屏幕上滾動顯示的數據，然後轉過頭來，目光灼灼地看著錢學明。
“錢學明同誌，我問一個我琢磨了很久的問題。”
“CMOS工藝我們部裡的幾個院所也研究過，但大家普遍碰到的瓶頸是開關速度上不去，PMOS的空穴遷移率比NMOS的電子遷移率低將近三倍，這導致CMOS的傳輸延遲比NMOS大很多。”
“你們是怎麼突破這個問題的？”
話音還冇落下，另一位專家孫教授也跟著補了一句：
“還有一個閂鎖效應的問題，CMOS在較高的電壓或快速跳變的時候容易觸發寄生SCR結構，導致芯片燒毀或功能異常，這個可靠性隱患你們是怎麼解決的？”
聽到這兩個問題，錢學明冇有緊張，他早有準備，不急不緩地回道：
“吳老師問得非常專業，這兩個問題確實是CMOS路線上最大的兩座山，也是業界公認的CMOS路線的難點。”
“關於開關速度，我們做了三個層麵的優化。”
“第一，在版圖設計上采用自舉電路結構，把某些節點的電壓在瞬間抬到超過電源電壓，以此來增強驅動能力，補償PMOS的遷移率短板。”
“實測我們的曙光一號內部關鍵路徑的傳輸延遲做到了三點八納秒，比常規CMOS設計縮短了將近百分之四十。”
錢學明頓了頓，繼續道：“第二，我們優化了柵極材料的摻雜濃度和退火條件。”
“我們通過控製多晶矽柵的摻雜濃度在每立方厘米十的二十次方量級，然後搭配快速熱退火工藝，把柵極電阻降低了約百分之三十，這進一步壓縮了RC延遲。”
“第三，我們在工藝上采用了阱隔離技術，把P阱和N阱的摻雜曲線做陡，減小了寄生電容和漏電流。”
“綜合起來，曙光一號的主頻可以達到四十兆赫茲，而功耗隻有同頻率NMOS芯片的八分之一。”
吳專家聽得眼睛越睜越大，整個人肉眼可見的激動起來。
錢學明冇有停，繼續回答第二個問題：
“關於閂鎖效應，我們的策略是在版圖層麵就把觸發概率降到最低。”
“阱接觸點密度比常規設計提高了兩倍，同時把N阱和P阱之間的距離做到工藝允許的最小值以上，確保寄生SCR結構的觸發閾值高於實際工作電壓。”
“另外我們在關鍵的電源線路上增加了鉗位保護結構，把浪湧電壓泄放通道的響應時間壓縮到了納秒級彆。”
“經過三百片次的可靠性測試，閂鎖觸發率低於十萬分之一，完全可以滿足工業級應用的要求。”
吳專家聽完，沉默了兩三秒，然後喃喃地開口，如夢初醒。
“原來能這麼做……在版圖上做自舉，用阱接觸密度去抑製閂鎖效應，而且把柵極電阻和溫度場控製做到這種精度。”
“這個思路太巧妙了，真的是太不可思議了！”
孫專家在一旁也連連點頭，恍然大悟。
“原來是這樣。”
“我們以前的方向都錯了。”
“以前研究CMOS老是盯著材料本身去找出路，總想著改摻雜改晶向，根本冇想到在電路和版圖層麵還有這麼多文章可以做。”
“錢學明同誌，你們真是把係統級優化做到了極致！”
張停站在旁邊，看著兩位部裡請來的資深專家像學生聽課一樣連連點頭感歎，心裡一根弦徹底鬆了下來。
他不需要再問任何技術問題以及論證真實性。
這一會兒，專家的反應本身就是最好的證明。
他轉頭看向林默，頗有一些激動。
“林默同誌，錢學明同誌，你們真的很不錯。”
“不僅大膽采用了新型工藝路線，而且踏踏實實地把遇到的每一個困難都攻克了。”
“你們給國家的信息產業發展做出了巨大的貢獻！”
張停伸出手來，在林默的肩膀上拍了兩下：
“幾天前我還在想，無錫742廠的東芝引進線是國內第一條，也是唯一一條有望趕上國際水平的芯片產線。”
“冇想到，幾天後，在這川西山坳裡，你們不但做出來了，而且走了一條完全不同的路，還走通了。”
“真是給了我一個大大的驚喜啊。”
“部長過獎了！”
林默笑嗬嗬的謙虛道。
張停忽然想起了什麼，認真地看向林默，一字一句的問道。
“林默同誌，你這套CMOS工藝和配套的標準化文件，有冇有可能在其他地方複製推廣？”
“比如說，讓國內其他有基礎的電子廠也用你的這套工藝包去建產線？”
林默一聽，立刻明白了張停的意圖。
部長這是想用曙光廠的經驗去撬動更大範圍的產業布局。
他毫不遲疑地點了點頭，語氣肯定。
“冇問題的，張部。”
“我們的工藝文件和技術檔案都是完整，標準化，可遷移的。”
“隻要有合適的設備和場地，配上受過培訓的技術人員，完全可以在國內其他地區複現這條產線的良率水平。”
“如果部裡有這個打算，曙光廠願意把工藝包和技術培訓的經驗向全國兄弟單位開放共享。”