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章宸在补天计划启动后的第四个月,第一次把八个高校团队的全部产出汇总到一张进度表上。这张表贴在中央研究院封闭开发区走廊的玻璃墙上,长两米宽一米,用六种颜色的标签标注了不同模块的完成度——逻辑综合模块的国产替代方案完成了百分之七十三,布局布线模块完成了百分之六十一,时序分析模块只完成了百分之四十八,而物理验证模块的进度条刚刚越过百分之四十的刻度线。
进度表的标题是章宸手写的四个字:「补天全貌」。下面有一行小字,写着日期和陈醒在补天计划启动时说的那句话——「我们也能写EDA。」
四个月的时间,八个高校团队丶一百四十余名研究员和研究生丶再加上未来科技中央研究院的四十余名晶片设计工程师,共同完成了一件在正常研发周期里需要两年才能完成的事情:搭建了一套覆盖数字晶片设计全流程的国产EDA工具链原型。从寄存器传输级综合到门级网表生成,从布局规划到时钟树综合,从静态时序分析到物理验证——每一个环节都有至少一个国产替代模块在跑。虽然性能丶精度和对先进工艺节点的支持程度距北洲那家行业巨头的同类产品还有差距,但全流程已经可以跑通一颗中等规模晶片从设计输入到位图数据输出的全部工序。
「跑通」这个词是章宸在进度评审会上反覆斟酌后选定的。他不说「替代」,不说「对标」,只说「跑通」。因为跑通意味着一颗晶片用这套工具链从头到尾走完了全部设计流程,生成了可以交付代工厂的版图数据——至于这颗晶片能不能流片成功,性能能不能达到设计指标,那是下一步要验证的事。
章宸决定用一次公开演示来验证「跑通」这两个字的分量。
演示的日期定在造芯学院首届毕业典礼后的第十天。地点选在合城产学研融合中心的多功能厅——就是方敏办毕业典礼的那间大厅,这次重新布置成了技术演示现场。主席台上摆着三排工作站,每排四台,分别运行着补天工具链的不同模块。第一排是前端设计——逻辑综合和时序约束输入,第二排是物理设计——布局布线和时钟树综合,第三排是后端验证——静态时序分析和物理验证。十二台工作站全部断开外部网络连接,运行在合城本地部署的伺服器集群上,不使用任何云端算力,不依赖任何北洲EDA工具的许可证。
这个设定是章宸特意要求的。「不依赖外部工具和算力」是张京京在功耗曲线优化攻关中提出物理时钟偏斜方案时写下的设计准则,现在这条准则被原封不动地搬到了设计工具国产链路的演示中。
演示用晶片的选型,章宸和张京京反覆讨论了两轮。天权6号的规模太大,不适合做首次全流程验证;天权4号已经有成熟的量产数据,用国产工具链跑一遍虽然能看出和进口工具的差距,但缺乏「从零到一」的示范意义。最终选定的是一颗正在造芯学院实训课程中使用的教学晶片——尺寸在天权4号的三分之一左右,包含了处理器核丶片上总线和外设接口三种典型数字电路模块,工艺节点和天权4号保持一致,设计规格足够完整但又不至于让演示时间拉到不可控的程度。
「这颗晶片的名字叫『青苗一号』。」章宸在演示前一天的技术准备会上说,「它在功能上没有任何新意——所有模块都是成熟设计。但正因为功能上没有新意,设计工具的差异才能被看得更清楚。同一颗晶片,用北洲EDA跑出来的版图和用补天工具链跑出来的版图放在一起对比,面积丶功耗丶时序裕量——每一项差距都是工具能力的真实反映,和设计复杂度无关。」
张京京在准备会上补充了一个技术细节:青苗一号的RTL代码在演示前一天已经通过了补天工具链全部模块的单元测试,确认了逻辑综合可以产生正确的门级网表,布局布线可以在面积约束下完成全部标准单元的放置和走线,时序分析可以在设定的时钟频率下给出完整的时序报告。唯一没有跑通的是物理验证中的天线效应检查——补天工具链的天线效应检查模块目前还依赖一个从公开学术论文中移植的算法,对先进工艺节点的金属层寄生参数提取精度不够。
「天线效应检查的精度问题不影响演示。」张京京说,「因为我们可以当场跑一遍北洲EDA的物理验证作为对比——不是用北洲EDA替代补天工具链,而是用对比数据证明补天工具链在哪个环节差多少。这种坦诚比藏拙更有说服力。」
章宸同意了这个方案。他在演示议程的最后一页加了一行备注:「本演示不声称补天工具链已达到进口工具同等水平。本演示的目的是证明——一条完全自主可控的数字晶片设计工具链路已经存在,并且可以产出符合代工厂工艺设计套件要求的设计数据。至于它和进口工具的差距有多大丶差距在哪里丶怎么追赶——这些都是公开透明的,欢迎任何有技术判断能力的第三方来验证。」