2010年9月27日,下午2:00。北京,向阳大厦地下三层。
这里是整个集团安保级别最高的禁区——“天元实验室”。厚重的铅封防爆门紧闭,空气中弥漫着一股特有的臭氧和静电吸附尘埃的味道。
实验室中央的无尘操作台前,围满了穿着白色防静电服的工程师。他们的目光死死盯着那个刚刚打开的黑色恒温箱。
箱子里,躺着一个圆形的、泛着幽幽蓝紫色光泽的晶圆盘。
那是从台湾新竹刚刚空运回来的第一批“天元1号”mpw流片样本。
“真美啊……”王博隔着面罩,发出一声由衷的赞叹。在那光洁如镜的表面下,刻蚀着数亿个晶体管,那是人类工业文明最精致的艺术品。
“别感叹了,那是钱。”梁博士的手有些微微发抖。他深吸一口气,用镊子小心翼翼地夹起其中一颗已经被切割好的裸片,放入早已准备好的测试插座中。
“准备上电。”
梁博士的声音有些沙哑。这一刻,决定了向阳集团过去一年烧掉的十几个亿,到底是变成了黄金,还是变成了一堆废硅渣。
林向阳站在最外圈,双手抱胸,神色看似平静,但紧绷的下颚线出卖了他内心的紧张。他没有穿防静电服,只是静静地注视着示波器上那条笔直的绿线。
“电压3.3V,正常。”
“时钟信号输入,正常。”
“复位信号拉高……准备握手!”
操作员按下回车键。
所有人的呼吸都在这一刻停止了。
“滴——”
示波器上的绿线突然剧烈跳动,瞬间拉出一波复杂的方波信号。紧接着,旁边连接的一块开发板屏幕闪烁了一下,那是背光被点亮的信号。
一秒,两秒,三秒。
屏幕中央,缓缓出现了一个绿色的机器人图标,以及一行白色的Loading字符。
那是安卓系统的启动画面。
“亮了!点亮了!!”
不知道是谁先喊了一声,紧接着,整个实验室爆发出一阵雷鸣般的欢呼声。
几个年轻的工程师甚至激动得摘下口罩,抱在一起痛哭流涕。梁博士更是一屁股坐在椅子上,摘下眼镜,不停地擦拭着眼角的泪水。
“成了……林董,我们成了!”王博兴奋地冲过来,“能进系统,说明核心逻辑没问题!我们的架构是通的!”
这是“从0到1”的跨越。对于一家毫无芯片设计经验的公司来说,第一次流片就能成功点亮屏幕,这本身就是一个奇迹。
林向阳的嘴角终于露出了一丝笑容。他走过去,拍了拍梁博士颤抖的肩膀。
“辛苦了,梁老师。今晚庆功宴,我请大家喝茅台。”
然而,林向阳的笑容并没有维持太久。
“别急着庆功。”林向阳看着那块已经进入安卓桌面的屏幕,那是基于昆仑oS定制的简易界面,“现在的它只是个能哭能闹的婴儿。能不能跑得快,还得遛遛。”
“上负载测试。”林向阳下令,“跑个游戏试试。就跑《极品飞车》。”
那是2010年安卓平台上对图形性能要求最高的大型3d游戏,也是检验芯片成色的试金石。
“是!”
测试员熟练地点击图标。游戏加载画面迅速闪过,一辆红色的跑车出现在赛道上。
“帧率多少?”林向阳问。
“稳定在45帧!很流畅!”测试员兴奋地汇报,“GpU性能超预期!”
实验室里的气氛再次热烈起来。45帧,对于一款初出茅庐的自研芯片来说,已经足以媲美当时主流的高通骁龙S1了。
然而,就在游戏运行到第三分钟的时候,异变突生。
一直盯着监控数据的梁博士,脸上的笑容突然凝固了。
“不对……”他盯着屏幕右下角的功耗曲线,“电流怎么还在涨?这已经超过2A了!”
“什么?”林向阳心头一跳,快步走过去。
只见监控屏幕上,代表芯片温度的那条红色曲线,正像脱缰的野马一样,以一个惊人的斜率向上飙升。
45c……55c……65c……
“警告!核心温度过高!”系统弹出了红色的报警框。
与此同时,开发板屏幕上的游戏画面开始出现肉眼可见的卡顿。原本流畅的赛车变成了幻灯片,甚至出现了花屏。
“帧率掉到10帧了!频率在跳水!”测试员惊慌地喊道,“主频从1Ghz强制降频到了200mhz!”
“关机!快关机!要烧了!”梁博士大吼一声。
测试员手忙脚乱地切断了电源。
屏幕黑了。
刚刚还欢声笑语的实验室,瞬间陷入了死一般的寂静。那条陡峭的温度曲线,像一把尖刀,刺进了所有人的心里。
林向阳没有说话,他伸出手,想要去摸一下那块刚刚断电的芯片。
“林董小心,烫!”王博想要阻拦。
但林向阳的手指已经触碰到了芯片表面的散热片。
“嘶——”
一阵钻心的灼痛感传来,林向阳下意识地缩回手。即便隔着散热片,那种热度依然惊人。
这不是暖手宝,这是一块烧红的烙铁。
“怎么回事?”林向阳看着指尖被烫红的印记,声音冷得像冰,“才跑了三分钟游戏,为什么会这么烫?散热片没装好吗?”
没有人回答。
梁国栋博士脸色苍白地走到显微镜前,调出了刚才记录的底层电气数据。他盯着那些密密麻麻的波形看了足足十分钟,额头上的冷汗大颗大颗地滴落在操作台上。
良久,他抬起头,眼神中充满了绝望和自责。
“林董,不是散热片的问题。”
梁博士的声音像是瞬间苍老了十岁:“是漏电。”
“漏电?”王博不解,“这可是台积电的40nm工艺啊,怎么会漏电?”
“正因为是40nm。”梁博士痛苦地抓着自己的头发,“我们在设计的时候太贪心了。为了追求高性能,为了追赶高通,我们把晶体管的密度堆得太高,却忽略了静态功耗的控制。”
他指着屏幕上一条平直的红线:“看这个。即使在芯片空载、什么都不干的时候,它的电流依然高达500毫安。这就好比一个水龙头,即便关紧了,还在哗哗地流。”
“一旦负载上来,电子在极其狭窄的40nm栅极通道里发生了量子隧穿效应。这些逃逸的电子没有做功,全部转化成了热能。”
“这就是热失控。”
梁博士给出了最终的判决书:“这不是软件能修补的bug。这是架构设计上的硬伤。我们在物理层面,没能锁住那些电子。”
林向阳感觉心脏像是被什么东西狠狠攥了一下。
作为天才,他虽然不懂微电子细节,但他懂物理。
能量守恒。漏电意味着高功耗,高功耗意味着高发热。而手机是一个封闭的、没有风扇的小盒子。如果芯片三分钟就能烧到70度,那装进手机里,这手机就是个手雷。
“有补救办法吗?”林向阳盯着梁博士。
“有。”梁博士咬了咬牙,“修改掩膜版,重新设计底层的电源门控电路,增加低功耗岛设计。也就是……回炉重造。”
“需要多久?”
“重新设计三个月,流片三个月,封装测试一个月……”梁博士不敢看林向阳的眼睛,低着头嗫嚅道,“最快……也要半年。”
“半年……”
林向阳闭上了眼睛。
半年?互联网行业一个月就是一年。半年后,高通的双核芯片都上市了,苹果的iphone 5都快出来了。
如果让“火种”手机再等半年,向阳集团好不容易建立起来的市场份额就会被三星和htc吞噬殆尽。
如果不等?把这颗“烙铁”装进手机里?
那就是自杀。用户会骂死向阳,品牌形象会彻底崩塌,成为业界的笑柄。
实验室里静得可怕,只能听到空调出风口的呼呼声。
所有人都低着头,像一群打了败仗的士兵。刚才的香槟和欢呼,此刻显得如此讽刺。
王博看着林向阳,小声问道:“林董,要不……我们还是先用高通的方案顶一顶?这批芯片,就当是交学费了?”
交学费?
这笔学费太贵了。几亿研发费,上亿的流片费,还有整个团队一年的心血。
更重要的是,如果这次退缩了,向阳集团的“造芯梦”就会成为一个笑话。内部的反对派会立刻跳出来,要求砍掉实验室,继续买办路线。
“不能退。”
难道这十五亿的研发费,真的就打水漂了吗?
林向阳闭上眼睛。他的大脑在飞速运转,排除掉一个个商业上的补救方案,最后,他的思维回归到了最纯粹的本质——物理。
“梁博士。”林向阳的声音打破了死寂。
“芯片发热量降不下来,这是物理硬伤,我们认了。”
“为了不烫手,温差被锁死了。”
“那么,唯一能救它的变量,只有一个—— 散热面积。”
梁博士愣了一下:“林董,手机的主板空间就那么大,哪里还有空间增大散热面积?”
“谁说一定要装进手机里了?”
林向阳的眼神中闪过一丝疯狂而决绝的光芒。他转过身,从旁边的废旧设备堆里,翻出了一块 9.7 英寸的屏幕玻璃——那是之前采购的样屏。
他把那颗小小的、滚烫的芯片,放在这块巨大的玻璃旁边。
“手机容不下它的热情,那就给它换个大房子。”
“梁博士,如果我给你一个巴掌大的石墨散热层,给你一整块背板的覆铜面积,你能不能把它的温度压住?”
梁博士是懂物理的,他看着那块巨大的屏幕,眼睛瞬间亮了:“如果面积扩大五倍……热通量密度会指数级下降。别说度,就算满载跑一小时,我也能让它是温的!”
“那就是了。”
林向阳深吸一口气,握紧了那颗芯片。
“它不是废品。它是被放错了位置的天才。”
“王博,通知核心团队,封锁消息。梁博士,你立刻带人做散热验证。”
“我要在后天的董事会上,给这颗心脏,找一个新的躯体。”