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）
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）