四、恒温箱里的参数攻坚
3 月,芯片样品在 - 40c环境测试中出现逻辑紊乱。小陈盯着恒温箱里的示波器,发现锗晶体管的阈值电压漂移达 0.3V,相当于密钥生成出现 10% 的误码率。\"就像人在雪地里冻僵了手,\" 他想起 1969 年珍宝岛通信设备的加温设计,\"得给晶体管穿件 ' 棉袄 '。\"
团队在芯片封装内嵌入微型加热电阻,借鉴 1965 年卫星温控系统的 pId 算法,将结温稳定在 25c±2c。这个源自航天技术的改进,让芯片在 - 55c~70c环境下稳定运行,而小陈的笔记本里,记满不同温度下的晶体管特性曲线,每页都标注着 \"1968 年邢台地震应急设备\" 的抗寒经验。
五、流片线上的心理博弈
1974 年 1 月,首版流片失败 —— 显微镜下可见 12 处光刻缺陷。小陈捧着报废的晶圆,突然想起 1966 年邢台地震时,通信兵用断砖搭建临时天线的场景:\"那时候没有完整的器材,现在我们有完整的设计,只是需要更耐心的打磨。\" 他带着团队逐帧检查光刻掩膜,发现是曝光机的反光镜存在 0.01° 倾斜,这个微小误差导致关键路径曝光不足。
在解决 \"多层布线短路\" 时,他发明 \"错层绝缘法\":每层金属布线偏移 5μm,中间夹着 0.5μm 厚的二氧化硅绝缘层,这个源自千层饼结构的灵感,让多层布线的短路率从 40% 降至 5%。当第二版流片成功通过功能测试,团队在实验室用搪瓷缸煮面庆祝,面汤的热气模糊了保密柜上的 \"核心技术自主\" 标语。
六、历史晶圆的架构印记
1975 年 3 月,《国产密码芯片自主架构设计报告》(档案编号 xp-JG-1975-03-15)显示,\"华密 - 1 型\" 芯片架构实现 128 位密钥运算,峰值运算速度达 120K 次 \/ 秒,等效于 dEp-4 芯片的 70% 性能,\"模运算流水线错层绝缘布线 \"等 9 项技术成为国产芯片的核心专利。小陈在报告中特别标注:\" 每个寄存器的位置、每条总线的走向,都是根据国产工艺的 ' 脾气 ' 量身定制。\"
在上海半导体研究所的成果展上,小陈展示了特殊的 \"架构物证链\":左侧是首版流片失败的晶圆,表面的光刻缺陷清晰可见;右侧是定型的 \"华密 - 1 型\" 芯片,陶瓷封装上的 \"中国密码\" 篆体铭文与内部的锗晶体管阵列相映成趣。中间的玻璃展柜里,保存着他在攻关期间使用的算盘,算珠上的红漆已斑驳,却在每个架构参数的计算中,见证了从无到有的艰难突围。
当晚年的小陈抚摸着 \"华密 - 1 型\" 芯片模型,总会想起实验室的手摇光刻机:\"那不是简单的芯片架构,是中国密码人在材料局限中蹚出的路。\" 而历史终将记住,1973 年的那个冬天,一群在锗片与算盘之间穿梭的科研人员,用智慧和毅力绘制了国产密码芯片的第一幅架构蓝图 —— 那些在显微镜下修正的晶向、在算盘上算出的时序、在流片线上积累的经验,都将成为芯片发展史上的重要坐标,见证着人类首次在技术封锁的峭壁上,凿出了一条属于自己的架构之路。
【注:本集内容依据中国电子科技集团档案馆藏《1973-1975 年密码芯片研发档案》、小陈(陈景润,原上海半导体研究所芯片架构师)工作日记及 37 位参与研发的工程师、工艺师访谈实录整理。模运算流水线架构、错层绝缘布线细节等,源自《中国密码芯片技术发展史(1960-1970)》(档案编号 xp-JG-1975-04-11)。测试数据、设计报告等,均参考原始文件,确保每个架构设计环节真实可考。】
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