天權晶片產業園三期潔淨廠房外,十二個人靜靜站在觀察窗前,沒有人說話。窗內是千級潔淨度的測試區,五名穿著全套無塵服的技術人員正在操作檯上小心翼翼地拆封一個金屬容器。
容器裡裝著天權5號的第一批工程樣片。
陳醒站在人群最前方,雙手插在白色實驗服口袋裡,表情平靜,但微微泛紅的眼角暴露了他整夜未眠的事實。林薇站在他右側,手裡拿著一個記錄板,上麵的表格還是一片空白,等待著填寫第一批測試資料。 藏書多,.任你讀
「開盒了。」有人低聲說。
金屬容器被開啟,露出裡麵整齊排列的二十五個晶圓盒。每個盒子裡裝著一片直徑300毫米的矽片,上麵密密麻麻分佈著數百個天權5號的晶片圖形。這些矽片在過去一個月裡,經歷了光刻、蝕刻、離子注入、薄膜沉積等數百道工序,跨越三個城市、兩家代工廠,最終在今天回到了這裡。
工藝整合總監趙建國深吸一口氣,朝測試主管點了點頭。
第一片晶圓被取出,放置到自動測試台的卡槽上。機械臂精準地將探針卡下降到晶圓表麵,開始進行第一步:晶圓級電性測試。這是最基礎也最關鍵的測試,要確認每一顆晶片的基本功能是否正常,是否存在製造缺陷。
觀察窗外的螢幕上開始跳動資料。第一顆晶片,第二顆,第三顆……每顆晶片的測試時間隻有零點三秒,但每個人都覺得這個時間無比漫長。
「晶片001,通過。」
「晶片002,通過。」
「晶片003,通過……」
機械的電子音在安靜的測試區裡迴蕩。前五十顆晶片全部通過基本功能測試,這已經是個不錯的開局。但陳醒知道,真正艱難的測試還在後麵。
上午九點,第一批封裝好的晶片被送到效能測試實驗室。
這裡的環境更加複雜,十幾台價值數百萬的測試儀器同時運轉,發出低沉的嗡鳴聲。溫度控製箱裡,晶片將在零下四十度到一百二十五度的極端溫度下接受考驗;振動台上,模擬著汽車行駛時的顛簸;高加速壽命測試裝置則在用數倍於正常使用條件的電壓和溫度,加速晶片的老化過程,以預測其長期可靠性。
孫明站在主測試台前,眼睛緊盯著螢幕上滾動的波形。他在測試的是晶片的時鐘效能,時脈頻率能否達到設計目標2.5GHz,時鐘抖動是否在允許範圍內,時鐘樹功耗是否符合預期。
「頻率達標,2.51GHz。」助手報告。
「抖動呢?」
「峰峰值12皮秒,優於設計指標15皮秒。」
「功耗?」
「時鐘樹總功耗比預期低7%。」
孫明的嘴角微微上揚。這意味著他上次提出的時鐘樹改進方案成功了。
與此同時,在另一個測試隔間裡,李維正帶領團隊進行類比電路測試。天權5號整合了高效能的模數轉換器和數模轉換器,這些電路對噪聲極其敏感,一點點電源波動或襯底噪聲都可能導致效能大幅下降。
「電源抑製比測試,76分貝。」測試工程師報出資料。
「目標是多少?」李維問。
「75分貝。」
「繼續,測不同頻率下的抑製比。」
測試一項項進行。數字邏輯的時序餘量、儲存器的讀寫速度和誤位元速率、輸入輸出介麵的訊號完整性、電源管理模組的效率……每個團隊都在爭分奪秒,每個資料都在被仔細核對。
中午十二點,林薇為大家送來了盒飯,但幾乎沒有人動筷子。趙建國一邊啃著冷掉的三明治,一邊盯著良率分析報告。
「整片晶圓的平均良率,初步測算是68%。」他指著螢幕上的色溫圖說,「比我們預期的65%要好一些。但你們看這個區域,」
螢幕上,晶圓邊緣的一圈晶片顯示為紅色,表示失效。
「邊緣效應明顯,這是代工廠工藝均勻性的問題。」趙建國皺著眉頭,「但如果隻計算晶圓中心區域,良率可以達到82%。」
陳醒湊近看了看:「第一批工程樣片,這個良率可以接受。關鍵是,功能性失效的比例有多少?」
「隻有3%。」趙建國調出另一份報告,「也就是說,97%的晶片基本功能都是正常的。失效的那3%,初步分析主要是金屬連線的開短路問題,應該是光刻對準偏差導致的。」
「能修復嗎?」
「下一代光刻掩模版可以調整,但需要重新流片驗證。」趙建國說,「好訊息是,我們發現的這些問題都是製造工藝問題,不是設計缺陷。這說明我們的電路設計本身是健壯的。」
下午兩點,溫度迴圈測試的初步結果出來了。
測試主管拿著報告快步走來,臉上帶著抑製不住的興奮:「陳總,第一批二十顆晶片,經過五百次零下四十度到一百二十五度的溫度迴圈,全部通過功能測試!沒有一顆失效!」
人群中終於響起了一陣壓抑的歡呼聲。溫度迴圈是車規級晶片必須通過的測試之一,天權5號雖然還不是車規版本,但這個表現已經超出了所有人的預期。
「繼續測,做到一千次迴圈。」陳醒說,「另外,高加速壽命測試做得怎麼樣了?」
「已經在125度、1.5倍額定電壓下執行了四十八小時,相當於正常使用約三個月。」測試主管翻到報告的下一頁,「失效率預測模型顯示,晶片的平均無故障時間可以達到十萬小時以上,這已經達到了工業級晶片的要求。」
「消費電子級的要求是五萬小時。」林薇輕聲說,「我們超額完成了。」
陳醒點點頭,但臉上並沒有太多喜悅:「繼續,把所有的測試專案做完。我要的不是『可能』、『預測』,我要的是確鑿的資料。」
他知道,第一批工程樣片的測試通過,隻是一個開始。真正的挑戰在於一致性,不是一顆晶片好,而是每一顆晶片都好;不是一批樣品好,而是每一批量產晶片都好。
下午四點,最關鍵的能效比測試開始了。
這是天權5號最重要的效能指標之一,直接決定了晶片的市場競爭力。測試台上,晶片在執行標準的基準測試程式,同時精密的電源監測裝置在實時測量功耗。
螢幕上跳出第一個數字:每瓦特效能15.6分。
測試工程師愣住了,又檢查了一遍測試條件,重新開始測試。
第二次結果:15.8分。
第三次:15.7分。
實驗室裡突然安靜得可怕。幾秒鐘後,不知是誰先倒吸了一口涼氣。
「設計目標是多少來著?」有人小聲問。
「12分。」孫明的聲音有些顫抖,「我們之前模擬最好的結果是13.2分。」
「也就是說……實測比模擬結果好了20%?」李維不敢相信自己的耳朵。
趙建國已經衝到了測試台前,親自檢查測試設定:「基準測試程式版本對嗎?電壓設定對嗎?溫度控製對嗎?」
「全部正確,趙總工。」測試工程師的聲音也帶著激動,「我們已經重複五遍了。」
陳醒終於走到了測試台前。他看著螢幕上那個閃爍著的資料,久久沒有說話。
15.7分。這個數字意味著什麼,在場的人都清楚。
目前國際市場上,最頂尖的消費電子晶片能效比大約在18-20分;第二梯隊的水平在14-16分;第三梯隊則在10-12分。天權5號的設計目標原本是進入第三梯隊前列,但現在,它一隻腳已經踏進了第二梯隊的門檻。
「測不同工作負載下的能效。」陳醒終於開口,聲音平穩得不像剛剛見證了一個突破,「測最小功耗模式,測最大效能模式,測典型應用場景。我要完整的能效曲線。」
「是!」
接下來的兩個小時裡,測試團隊完成了七種不同工作負載下的能效測試。結果令人振奮:在低負載下,天權5號的能效比甚至達到了驚人的22分;即使在全速執行的最惡劣條件下,也能保持在13分以上。
「這個能效表現……」林薇看著匯總報告,手有些發抖,「如果量產晶片能保持這個水平,我們完全可以和那些國際大廠的次旗艦產品競爭。」
「前提是能保持。」陳醒提醒道,「工程樣片經過了特殊篩選,用的是最優的工藝條件。量產時,工藝波動、原材料差異、裝置狀態變化,都會影響最終效能。」
他轉向趙建國:「趙總工,我需要你分析,這個能效提升主要來自哪裡。是工藝視窗比預期寬?還是我們的設計有我們沒意識到的優勢?」
「我馬上去做失效分析和剖麵觀察。」趙建國立刻回答。
傍晚六點,夕陽西下。
所有初步測試全部完成。三十項測試專案,二十九項通過,一項邊緣測試部分通過。總體評估:第一批工程樣片達到設計目標,部分指標超出預期。
測試團隊終於可以暫時鬆一口氣了。有人癱坐在椅子上,有人開始收拾裝置,有人在低聲討論著剛才那些令人興奮的資料。
陳醒將核心團隊成員召集到會議室。
「今天的結果,大家都看到了。」他的目光掃過在場的每一個人,「很好,比我們預期的要好。但是,有幾個問題我們必須馬上解決。」
他在白板上寫下三個關鍵詞:
「第一,良率。68%的良率對於工程樣片可以接受,但對於量產來說遠遠不夠。我們的目標是85%以上。趙總工,你需要和代工廠一起,分析良率損失的主要原因,提出改進方案。」
趙建國點頭:「我已經在整理資料,明天一早飛往代工廠。」
「第二,效能一致性。」陳醒寫下第二個詞,「我們今天測試的都是最優的晶片。但量產時,我們要保證每一顆晶片的效能都在可接受範圍內。李維,你負責製定更嚴格的質量控製標準,特別是類比電路部分。」
「明白。」李維回答。
「第三,」陳醒寫下最後一個詞,「量產準備。工程樣片通過測試,隻意味著我們的設計是正確的。接下來,要把這個設計變成可以大規模生產的產品。林薇,你協調各部門,開始準備量產前的所有工作,供應鏈保障、生產計劃、質量體係、客戶送樣計劃。」
林薇快速記錄著。
「最後,關於今天的結果……」陳醒停頓了一下,「暫時保密。除了在座的各位,不要向任何人透露具體的測試資料,特別是能效比的資料。」
孫明疑惑地問:「為什麼?這不是很好的宣傳素材嗎?」
「因為我們的對手還在等著看我們失敗。」陳醒說,「張濤昨天又『偷』走了一份檔案,裡麵顯示我們的能效比可能隻有10分左右。讓他把這個情報送出去,讓我們的對手放鬆警惕。」
他走到窗邊,看著窗外漸暗的天色:「等到量產晶片真正下線,等到客戶測試結果出來,我們再公開真實資料。那時候,就沒有人能質疑了。」
會議室裡的人們相互對視,都明白了陳醒的用意。
「好了,今天大家都辛苦了。」陳醒的語氣緩和下來,「回去好好休息,明天開始,我們要為量產做最後衝刺。散會。」
人們陸續離開會議室,每個人的腳步都比來時輕快了許多。三十多個日夜的焦慮和等待,終於在今天得到了回報。雖然前路依然漫長,但至少他們知道,方向是正確的,努力是有結果的。
林薇最後一個離開。她走到門口時,回頭看了一眼。
陳醒還站在窗前,背對著她,身形在暮色中顯得既堅定又孤獨。她知道他在想什麼,今天的成功隻是萬裡長征的第一步,接下來的量產纔是真正的考驗。而在這個過程中,來自外部的壓力隻會越來越大。
「陳總。」她輕聲說,「您也該休息了。」
陳醒轉過身,臉上終於露出一絲疲憊的笑容:「是啊,該休息了。但在這之前,還有一件事要做。」
他走到辦公桌前,開啟電腦,調出一份檔案。檔案的標題是:「車規版天權5A晶片立項建議書」。
「工程樣片測試通過,意味著基礎架構已經驗證。接下來,我們可以考慮更高階的應用了。」陳醒對林薇說,「汽車晶片,這是下一個戰場。你準備一下,下週我們正式啟動這個專案。」
林薇的眼睛亮了:「這麼快?」
「市場不等人。」陳醒關掉電腦,「而且,如果我們不主動開闢新戰場,就永遠隻能在別人劃定的賽道裡追趕。」
他拿起外套:「走吧,我送你回去。路上我們可以聊聊車規晶片的初步想法。」
兩人走出辦公樓時,夜幕已經完全降臨。產業園裡依然燈火通明,研發大樓裡還有不少工程師在加班。他們不知道的是,就在今天,他們為之奮鬥的專案,已經跨過了一個重要的裡程碑。
而在城市的另一頭,海天資本的辦公室裡,周明軒正在看一份剛剛收到的報告。報告顯示,天權晶片的第一批工程樣片「測試結果不佳」,「能效比遠低於預期」,「量產計劃可能推遲」。
他滿意地笑了笑,在報告上批註:「繼續施壓,接觸他們的供應鏈夥伴。」