第二天一早,三个人又聚在了验证室。
短路率72%,击穿率50%,信号延迟几乎全覆盖。
这些数字像一块石头,压在三个人心里。
这是技术灾难。
但他心里又有一团火,那5块芯片,虽然延迟超标,但至少把短路和击穿都避开了。
“8%的良率,72%的短路,50%的击穿。”
诸葛彪把这三个数字写在黑板上,笔迹很重,粉笔在黑板上划出刺耳的声音。
“还有信号延迟,所有能用的芯片都有这个问题,只是程度不同。”
他放下粉笔,转过身看着吕辰和钱兰。
“按说,这是技术灾难。咱们三个,可以收拾收拾,准备写检讨了。”
钱兰苦笑了一下。
吕辰没说话,盯着黑板上的那几个数字。
房间里安静了几秒。
然后吕辰开口了:“但是,有5块芯片,把短路和击穿都避开了。”
他站起来,走到黑板前,在那三个数字旁边画了一个圈。
“5块。这说明什么?”
诸葛彪看着他:“说明设计的底层逻辑是对的。”
“对。”吕辰点点头,“底层逻辑是对的。只是工艺窗口太窄,或者版图上有什么‘敏感点’,导致大多数芯片不合格。”
钱兰眼睛亮了:“所以,还有救?”
“还有救。”吕辰说,“但得先找到问题在哪。”
他拿起粉笔,在黑板上写下三个词:
物理层——短路
材料层——击穿
时序层——延迟
“咱们把问题按这个分层拆解。”他用粉笔点着那三个词,“一层一层查,一层一层找原因。”
诸葛彪看着黑板,若有所思:“物理层是硬伤,电流走错了路。材料层是内伤,材料本身被破坏了。时序层是暗疾,电路跑慢了。”
“对。”吕辰说,“先查物理层,再查材料层,最后查时序层。一步一步来。”
钱兰翻开笔记本:“那先从短路开始?”
吕辰点点头:“先从短路开始。”
短路,是物理层的硬伤。
意味着芯片内部的金属连线,该断的地方没断,不该连的地方连上了。
电流走错了路。
三人来到验证室,把那41块短路的芯片拿出来,摆在实验台上。
一排排黑色的小方块,像41座沉默的墓碑。
吕辰拿起一块,插进测试板,用万用表测电源和地之间的电阻。
零。
他把芯片取下来,换一块,还是零。
再换,零。
一连测了10块,全是零。
但这次,他不只是测电阻,他还把万用表的两个表笔,分别扎在芯片不同区域的电源和地引脚上。
左手边的电源和左手边的地,测一下。
右手边的电源和右手边的地,测一下。
上边的,下边的,中间的……
一块芯片,测了十几个点。
诸葛彪和钱兰在旁边看着,谁也没说话。
测完第10块,吕辰抬起头。
“不是全片短路。”他说,“短路只集中在几个区域。”
他在一张纸上画了一个芯片的简图,然后在左下角画了一个圈。
“这里,寄存器堆的位置。几乎所有短路的芯片,这个区域都是短路的。”
钱兰凑过去看:“寄存器堆……那是版图密度最高的地方。”
吕辰心里一动:“密度太高,工艺波动导致金属桥接?”
“有可能。”诸葛彪说,“五微米工艺,线条宽度五微米,间距也是五微米。如果版图上某一片区域密密麻麻全是线,光刻的时候,稍微有点偏差,两条线就可能挨在一起。”
他拿起一块废品,放到显微镜下,沿着电源总线,一点一点看过去。
看得很慢,很仔细。
看了十几分钟,他直起腰,摇了摇头。
“没看到明显的毛刺或凸起。”他说,“不是那种不该连的线被连上了。”
钱兰皱起眉头:“那是什么问题?”
吕辰想了想:“形态都一样?”
诸葛彪愣了一下:“什么意思?”
“我是说,这四十一块短路的芯片,短路的形态是不是都一样?”吕辰说,“如果每一块短路的位置都一样,那就是设计问题。如果位置随机分布,那就是工艺问题。”
诸葛彪眼睛亮了。
他拿起几块废品,用探针台一个一个测,把短路的位置标出来。
一个小时后,结果出来了。
41块芯片,短路的区域几乎完全一致——都在寄存器堆的同一个位置,那两条电源线和地线之间。
“设计规则问题。”诸葛彪放下探针,长叹一口气,“那两条线的间距,理论上是够的。但实际工艺有偏差,只要稍微过刻蚀一点点,就连上了。”
钱兰在旁边画了一个示意图:“就是说,咱们画版图的时候,把这两条线放得太近了?在图纸上看着没问题,但真正做出来,就有风险。”
“对。”诸葛彪说,“这叫‘工艺窗口太窄’。理想状态下,5微米间距是安全的。但实际生产中,光刻机有误差,刻蚀有误差,温度有波动,只要有百分之几的偏差,就短路了。”
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