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第一百六十二章 先进设计对制程技术

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    会议到最后,根据各人自愿,技术部的人员被划为两个部分。

    一部分,仍然继续进行电机、电池生产及后续提升研究。另一部分,则调入新成立的仪器仪表项目组。

    新的项目组,张丛伟副部长负责管理,由史琳担任组长,主持具体的研发工作,陈镇理高级工程师担任她的副手,协助她进行仪器仪表研发。

    白云天允许项目组抽调十名左右的技术员参与开发,但要求其中新入职的大学生人数不得少于半数。

    相对于技术已经定型的老技术员,他更期待这些大学生。

    这个项目,对于这些刚入职不到半年的年轻人来说,就是一个极佳的锻炼机会。

    会后,他留下急着回去组建团队的史琳、陈镇理,询问道:“关于数字型仪表的开发,你们决定从哪里着手?”

    “我需要一点时间,首先要了解一下国内的集成电路工艺。等摸了底,我们才好确定采用什么架构,从而有针对性地进行设计。”史琳虽然急不可待就想开始工作,但是头脑仍很清楚,并没有盲目决定方向。

    白云天对她的回答很满意。

    模数转换器,说到底还是一种半导体产品。因此它的产品性能如何,完全取决于半导体制程工艺。否则,纵然设计出了最完美的电路,做不出来也是枉然。

    “这点我可以给你一个准确地答案:目前国内的集成电路制程工艺,仍以五微米为主。不过国家七五计划,投入二十亿建设的华晶电子、华越微电子、贝岭微电子制造、飞利浦半导体、首钢日电电子这五家半导体制造厂,已经先后建成或是接近完工。他们拥有六英寸晶元制备技术,采用的制程工艺为MOS工艺,最高线宽为三微米,集成度大约为六千,以后随着技术积累,大概还能有所提升。具体的数据,你需要向对方征询一下。”白云天给了他们一个肯定的答复。

    “只有三微米?”陈镇理很是失望。

    三微米是什么概念,放在半导体产业,也就相当于美国七六年的水平!

    英特尔公司七六年推出的第一批次8085微处理器,就是采用的三微米制程技术,芯片集成度为六千晶体管。但两年以后,他们改进了制程工艺,同样三微米线宽,他们却集成了两万九千个晶体管。

    国家投资二十亿,重点建设的集成电路基地,却只能达到美国七六年的水平,而且还是最初期水平!

    史琳、陈镇理非常失望。

    白云天对他们的态度深有同感。

    美国八二年推出的86,就将制程技术提升到了一点五微米,集成度十三万晶体管。三年后,86同样采用一点五微米制程技术,集成度却达到了二十七万。

    而四年前,英特尔发布的486微处理器,就采用了一微米制程技术,集成度高达一百六十万。

    今年最新发布的奔腾芯片,制程技术已经提升到了零点八微米,集成的晶体管更是达到空前的三百一十万!

    而我们,最新建成的集成电路基地,却还在为六千的集成度而沾沾自喜。

    差距太大了!

    “这样的集成度,大概勉强能将所有电路,塞进一块芯片,但是性能嘛……”陈镇理哒哒嘴,不再往下说了。

    早期的模数转换器,由于当时只有MOS半导体工艺,所以只能将模拟电路部分专门拿出来,制作一块芯片,数字部分制作一块芯片。

    还是S技术出现以后,才能将所有电路放在一块芯片上。

    如今国内引进的设备,倒是属于发展成熟的MOS工艺,集成度高于早期的MOS制程技术,将模数转换电路全部集成到一块芯片上倒不是难事。

    但问题是,受限于集成度,这样制作出来的模数转换芯片,也最多达到国外七十年代末的水准。

    史琳、陈镇理情绪都有些失落。

    “你们以前不是做过一次数字万用表吗?当时你们是怎么解决的?”白云天好奇地问道。

    史琳苦笑道:“就像您在会上说的一样,转换芯片我们是买的进口货,十二位的模数转换芯片,花了我们四十多美元!这么贵的芯片,我们根本用不起,所以制作出来几个样品以后,我们就放弃了。”

    白云天倒没有再责怪他们的意思,只是陷入了沉思。

    史琳、陈镇理也不想说话,都在默默思考,如何用手里有限的资源,尽可能将数字万用表做出来。

    会议室内陷入一片寂静。

    “我有一个想法……”白云天咳嗽了一声,打破了会议室的安静,开口道。

    史琳、陈镇理抬头看向他。

    “关于模数转换电路的结构,来来去去无非就那么几种。什么逐次逼近型、全并行型、积分型、压频变换型等等。这里面,逐次逼近型、全并行型这两种,因为电路复杂,需要更多的分压电阻和比较电路,对集成度要求较高,我觉得可以排除。接下来,积分型和压频变换型相对较容易实现,成本也不高。但它们缺点也很突出,比如积分型的工作速度较慢,压频变换型不但与之类似,工作速度慢,同时还需要更多的外围电路来帮助完成转换……”

    他说得内容都是行内人一听就懂的,但非常专业,而且问题抓得很准。

    史琳、陈镇理一听,就知道他绝非外行。

    “我有个想法,比如积分电路,我们能不能牺牲一点集成度,然后做两个简易的积分电路,对输入信号连续进行两次积分运算……”

    “但这并没有改变它的缺陷,反而会进一步降低转换频率!”史琳毫不客气地指出问题所在。

    “没错!这样一来,工作速度会进一步降低,但是,它的转换精度提升了!原本只有八位的精度,如此一来,就能提升到十二位——与现行国外进口中高档芯片相当!”白云天眨眨眼,狡黠地说道。

    史琳、陈镇理愣了片刻,然后嘭地一下站了起来,连身下的椅子被碰翻了也不管。

    “我还有一个想法:比如说,我们是不是可以在尽量降低元器件数量的情况下,设置多重级联电路,每一级只要一个采样/保持电路、一个低分辨率的转换电路、以及一个求和电路。对于要求反响速度快的测量,我们只需要其中一级或是两级电路工作,然后快速给出结果。等到要求高精度的时候,则所有电路全部工作,从而多重解析,得到较高的精度……”

    “太棒了!”

    史琳猛然一掌拍在会议桌上,激动得无以复加,双手抱胸,右手捏着下巴,在会议室里团团转圈,嘴里念念叨叨,已经开始根据白云天的思路,思考电路应该如何设计。

    陈镇理更夸张,也不跟白云天说一声,就跑了出去,不知是不是回办公室铺开稿纸进行运算了。

    白云天微微一笑。

    他所说的第二种解决方法,后世叫做流水线型,而在本时空尚未出现。

    是,国产半导体确实不行。

    但他还有无数后世的先进解决方案,可以抵消这个差距,以较差的工艺水准,接近或达到国外先进的芯片技术。

    你有制程工艺,我有先进设计,谁怕谁啊!(未完待续)