12年2月,鹏城。星火科技EdA联合实验室里,气氛紧张得如同绷紧的弓弦。周振的目光,死死地锁在屏幕上那不断滚动的日志文件上,心脏随着每一行代码的执行而起伏。
自从上次技术启动会后,整个EdA团队便投入了一场史无前例的攻坚战。他们的目标,是打通林星石定义的那个最小可用流程(mVp),让国产EdA工具链,第一次真正地“闭环”。
周振作为验证与基准组的负责人,承受着巨大的压力。他和他团队的职责,是为整个流程的质量把关。每一个环节的疏漏,都可能导致最终的失败。
“时序还是收不拢,建立时间(Setup time)违例太多。”算法组一个年轻工程师的声音,带着一丝疲惫和沮丧。
这是他们遇到的第一个硬骨头,时序收敛。在65nm这个节点上,时序问题被无限放大。信号在芯片内部传输的延迟,变得极其敏感。任何一点微小的偏差,都可能导致整个芯片无法在预定的时钟频率下正常工作。
会议室里,算法组和引擎组的核心成员围坐在一起,白板上画满了密密麻麻的逻辑图和时序路径。
“我们已经尝试了管脚重定和缓冲插入,效果不明显。”
“门级重定时也做了,但改善有限。感觉像是陷入了局部最优解。”
周振听着大家的讨论,眉头紧锁。他知道,这不是算法本身的问题,而是缺乏对实际场景的精细化考量。
“我们能不能换个思路?”他开口道,声音有些沙哑,“我们现在是把所有场景(corner)和模式(mode)都放在一起优化,但实际上,不同的场景和模式之间,约束是不同的,甚至可能是冲突的。我们能不能做到场景与模式的一致性优化?”
他的话,像一块石头投进了平静的湖面。
陈默,这位以严谨着称的技术总监,眼前一亮:“老周你的意思是,让我们在优化时,能够感知到当前的场景和模式,然后应用不同的约束和权重?”
“没错。”周振点头,“比如,在最差的慢速工艺角(Slow corner)下,我们应该更关注时序;而在最好的快速工艺角(Fast corner)下,我们则要小心保持时间(hold time)违例。我们的工具,必须要有这种‘智能’。”
这个提议,为算法组打开了一扇新的大门。他们开始重构时序引擎,引入了多角度优化的策略,让工具在执行管脚重定、缓冲插入和门级重定时等操作时,能够根据不同的场景和模式,做出更精准的决策。
几天后,当新版本的时序优化器上线时,结果令人振奋。原本密密麻麻的红色违例报告,一下子清爽了许多。时序收敛,这个最大的拦路虎,终于被他们驯服了。
紧接着,第二个难题,布线拥塞,又摆在了他们面前。
随着芯片规模的急剧增加,数百万甚至上千万的逻辑门,像密集的建筑群一样挤在小小的硅片上。连接这些逻辑门的金属导线,就像城市的道路网络。如果规划不当,就会出现严重的“交通堵塞”,也就是布线拥塞。
“我们现在的布线器,太‘贪心’了。”负责布线算法的工程师抱怨道,“它总是倾向于走最短路径,结果导致中心区域的布线资源被迅速耗尽,而边缘区域却很空闲。”
“这是典型的局部最优问题。”陈默一针见血地指出,“我们需要一个更具全局视野的路由策略。”
这一次,团队从图论中找到了灵感。他们将整个布线区域,抽象成一个巨大的图。每一个布线资源,都成为图中的一个节点。每一条可能的布线路径,都成为图中的一条边。
“我们可以引入一个拥塞成本模型。”一个刚毕业不久的博士生,大胆地提出了自己的想法,“在图搜索的过程中,我们不仅要考虑路径的长度,还要考虑路径所经过区域的拥塞程度。越拥塞的区域,成本越高。”
“基于这个模型,我们可以进行迭代式的路由。”他越说越兴奋,“第一轮,我们先快速地完成一个全局的、不考虑拥塞的布线。然后,我们根据拥塞成本模型,识别出最拥塞的区域,把这些区域里的部分连线拆掉,重新进行路由。如此反复迭代,直到整个芯片的拥塞度达到一个可以接受的水平。”
这个基于图搜索与拥塞成本模型的迭代路由算法,听起来有些天方夜谭。但在星火,没有什么是不可能的。
算法组的工程师们,在陈默的带领下,开始了新一轮的编码奋战。他们废寝忘食,将这个复杂的算法,一步步地变成了现实。
当新的布线器第一次运行时,所有人都屏住了呼吸。屏幕上,那代表着布线拥塞度的热力图,在经过几次迭代之后,颜色从刺眼的红色,逐渐变成了温和的绿色。
成功了!
最后一个,也是最琐碎的难题,是dRc规则的解析。
dRc,即设计规则检查,是芯片制造前的最后一道防线。它要确保设计师画出的版图,符合芯片代工厂的生产要求。这些要求,被定义成一本厚厚的、包含了成千上万条规则的“天书”。
“这些规则,简直就是天书。”负责pdK与格式组的工程师,看着从代工厂拿回来的规则文件,一个头两个大,“它们的描述语言,既不统一,又充满了各种晦涩的专有名词。我们要把它们翻译成机器可以理解的语言,工作量太大了。”
“不仅如此,”周振补充道,“这些规则的匹配效率,也是一个大问题。传统的dRc引擎,在处理大规模版图时,常常需要运行几天甚至一周的时间。我们必须找到一种更高性能的匹配方法。”
这一次,团队的目光,投向了编译原理和形式化验证领域。
“我们可以设计一种抽象的规则语言。”引擎组的一位架构师提议,“我们把所有代工厂的规则,都先翻译成我们自己的这种中间语言。然后,我们再为这种中间语言,开发一个高性能的匹配引擎。”
“这个匹配引擎,可以借鉴数据库查询优化的思想。”他继续说道,“我们可以对版图数据,建立多维度的空间索引。在进行规则匹配时,就可以快速地过滤掉大量不相关的图形,只对可能存在违例的区域,进行精确的几何运算。”
这个想法,再次点燃了团队的激情。他们仿佛看到了一条全新的、能够彻底解决dRc问题的康庄大道。
在接下来的几个月里,整个EdA团队,就像一台高速运转的精密机器。算法组、引擎组、pdK与格式组、GUI与交互组,以及周振带领的验证与基准组,五个核心技术组紧密协作,以前所未有的效率,将一个个技术难点逐一攻克。
终于,他们迎来了最终的决战时刻。
联合实验室里,周振和所有核心成员,都围在了一台工作站前。这台工作站上,将要运行的,是他们耗费了无数心血打造的、完整的国产EdA工具链。
测试用例,是华为提供的那款小型控制器。工艺节点,是中芯国际的65nm。
“开始吧。”林星石的声音,平静而有力。
随着回车键被敲下,屏幕上,日志开始飞速滚动。
逻辑综合、静态时序分析、布局、时钟树综合、布线、再时序优化……每一个环节,都牵动着在场所有人的心。
周振的眼睛,一眨不眨地盯着屏幕。他看到,工具链自动地调用了他和团队编写的验证脚本,对每一步的输出结果,进行严格的检查。
dRc检查通过!
LVS检查通过!
寄生参数提取完成!
当最后一行日志,显示出“GdSII file generated successfully”时,整个实验室,先是陷入了长达数秒的寂静,随即,爆发出雷鸣般的欢呼声。
成功了!他们成功了!
周振感到自己的眼眶,有些湿润。他看到身边的老同事,那个曾经被星火年轻工程师震撼到的张志远,此刻正激动得满脸通红,挥舞着拳头。
他们做到了!他们用自己的双手,打通了国产EdA的第一个完整闭环!
虽然,这只是在一个相对成熟的65nm节点上,跑通了一个小型的控制器。但这个GdS文件的诞生,其意义,不亚于一次登月。它宣告着,中国,终于拥有了自己的一整套、可以从设计一直走到制造的EdA工具链。
“别高兴得太早。”林星石的声音,让兴奋的众人,稍微冷静了下来,“这只是万里长征的第一步。”
他让周振,立即组织人手,将这次运行的结果,与国际主流EdA工具的运行结果,进行详细的对比。
一份详尽的质量对比报告,很快便摆在了所有人的面前。
报告显示,在时序、面积、功耗等关键指标上,星火的EdA工具链,与国际巨头相比,还存在着明显的差距。
“时序性能,我们慢了大约15%。”
“芯片面积,我们多用了将近20%。”
“功耗,更是高出了30%以上。”
周振念着报告上的数字,心情有些沉重。刚刚的喜悦,被这冰冷的数据,冲淡了不少。
然而,林星石的脸上,却露出了微笑。
“有差距,是正常的。如果一上来就全面超越,那反倒不正常了。”他鼓励道,“最重要的是,我们现在有了一个可以对标的基准,有了一个可以持续改进的平台。我们知道了自己的差距在哪里,也知道了下一步的改进方向。”
他的话,让大家重新振作了起来。是啊,从0到1,远比从1到100,要困难得多。他们已经完成了最艰难的一步。
几天后,星火研究院正式对外发布了“星火标准—EdA接口规范 v0.3”。这份规范,开放了部分工具的格式适配细节,并提供了一些简单的脚本示例。
同时,林星石亲自在一个国内知名的半导体论坛上,发表了一篇题为《开放接口、合作生态、可持续迭代》的文章。
他在文章中,详细阐述了星火在EdA领域的理念。他强调,星火要做的,不是一个封闭的工具集,而是一个开放的生态系统。他们欢迎所有高校、研究机构和国内的Ip厂商,加入到这个生态中来,共同为国产EdA的发展,添砖加瓦。
这篇文章,在业界引起了巨大的反响。许多从业者,都被星火的开放姿态和长远眼光所折服。
在内部,一场更大规模的“经验沉淀”运动,也随之展开。
周振带领他的团队,开始编写一本名为《国产EdA攻关工程手册(mVp版)》的内部文档。这本手册,详细记录了他们在这次mVp攻关过程中,所遇到的每一个技术难题,所做的每一次算法取舍,以及每一个刻骨铭心的“工程坑点”。
他们还与华为的工程师一起,共同建立了一个“问题知识库”。这个知识库,将双方在合作中遇到的所有问题,都进行了详细的记录和归类。
这些宝贵的经验,将成为他们未来向混合信号验证、向更先进的28nm节点扩展的、最坚实的基础。
在一个阳光明媚的下午,林星石、陈默和周振,三个人坐在办公室里,一边喝茶,一边闲聊。
“老周,这次你可是立了大功了。”陈默笑着说,“那个多角度优化的思路,简直是神来之笔。”
周振摆了摆手:“我只是提了个方向,真正实现的,还是算法组那帮小伙子。说实话,我现在是越来越佩服林总的眼光了。星火的这帮年轻人,真是宝贝。”
“人才是基础。”林星石点头道,“但更重要的,是建立一个能让天才尽情发挥的平台和体系。我们现在,只是刚刚搭起了一个架子。”
他放下茶杯,眼神望向窗外,仿佛已经看到了更远的未来。
“下一步,我们的目标,是混合信号验证。静态与动态功耗,也需要更精细的建模。还有跨节点的适配策略,以及早期的商业试点和服务模型设计。”
一个个新的目标,从他的口中,清晰地描绘出来。
周振和陈默,听得心潮澎湃。他们知道,打通第一个闭环,仅仅是一个开始。一场更宏大、更激动人心的征程,正在他们面前,缓缓展开。
而他们,作为这个伟大时代的亲历者和建设者,与有荣焉。