第361章 天权產品质量回溯专项

章宸站在白板前，手里拿著红色记號笔，在画一张天权4號晶片的功能模块图。他的旁边坐著林薇、赵静、孙总监，以及从合城赶来的老韩和製造部的三位工艺工程师。

会议的主题是“天权產品质量回溯”。这个专项是在天权4號小批量试產完成后启动的。首批五百颗工程样片的测试数据出来了——良率94.2%，这个数字本身不差，甚至可以说是相当好。但章宸在数据分析中发现了一个值得警惕的规律:良率的波动不是隨机的，而是与晶圆上的位置强相关。

边缘区域的晶片，性能参数比中心区域的晶片平均差了百分之三到百分之五。这个差异在规格书允许的范围內，不影响晶片的正常使用。但章宸担心的是——如果这个差异是某种系统性问题的徵兆，那么在规模化量產后，问题可能会被放大。

“各位，天权4號小批量试產的五百颗晶片，我们在十八个测试舱里做了全参数测试。测试结果匯总在这里。”章宸调出了一张热力图，上面是一块十二英寸晶圆的平面图，不同顏色代表不同位置的晶片性能表现。

“中心区域，绿色，性能达標率百分之九十八。边缘区域，黄色到橙色，性能达標率百分之九十一到百分之九十五。边缘区域的晶片，主要问题是——漏电流偏高、最大主频偏低、以及sram的位错误率略高。”

“这三个问题，指向同一个根因——工艺偏差。晶圆边缘的薄膜沉积均匀性比中心区域差，导致电晶体的閾值电压漂移。閾值电压漂移，导致漏电流增加、主频下降、存储单元稳定性变差。”

林薇皱起了眉头。“这个根因我们不是早就知道了吗？追光三期量產的时候，膜厚均匀性的问题就暴露过。张京京的团队做了工艺优化，把均匀性从百分之三提升到了百分之一点五。按理说，一点五的均匀性，不应该导致这么明显的性能差异。”

章宸说:“一点五的均匀性，对於普通晶片来说足够了。但天权4號用的是存算一体架构，计算单元和存储单元紧耦合，对工艺偏差的敏感度比传统晶片高一倍。边缘区域百分之一点五的膜厚偏差，映射到电晶体性能上，就是百分之五的差异。”

“问题的关键是——我们在设计天权4號的时候，用的工艺偏差模型是基於传统晶片的经验数据。我们低估了存算一体架构对工艺偏差的敏感度。这不是製造的问题，是设计的问题。”

会议室里安静了几秒。

孙总监率先开口。“章总，你的意思是——天权4號的性能差异，不是追光產线的问题，是我们设计时没有充分考虑工艺偏差？”

章宸点头。“对。追光產线的均匀性一点五，已经是国內最高水平了，甚至比旧秩序的一些產线还好。但存算一体架构对均匀性的要求，不是一点五，而是一点零。我们的设计，超出了產线的能力边界。或者说，產线的能力边界，比我们预想的窄。”

林薇在白板上写下了几个关键词:“设计-工艺协同优化”。

“章宸的发现很重要。天权4號的问题，不是追光產线不行，而是我们的设计流程里缺了一个环节——设计-工艺协同优化。设计团队用理想的工艺模型做仿真，製造团队用现实的產线能力做生產，两个模型之间的偏差，就是晶片性能差异的来源。”

“天权5號，不能再犯同样的错误。从今天开始，设计团队和製造团队要共用同一个工艺模型。这个模型，必须基於追光產线的实际测试数据，不是理想值，是统计分布。设计团队在做仿真的时候，要用这个模型跑蒙特卡洛分析，看看设计在工艺偏差下的鲁棒性。”

章宸说:“这个方向对。但有一个问题——工艺模型的建立，需要大量的测试数据。追光產线虽然跑了一年多，但数据积累还不够。要建立高精度的统计模型，至少需要一万片晶圆的测试数据。我们现在只有三千片。”

老韩插了一句:“数据不够，可以加测。合城產线现在每周跑两百片追光三期的晶圆，每片晶圆做完电测试后，数据自动上传到中央资料库。按照这个速度，两个月內就能凑够一万片。”

林薇说:“好。老韩，你负责协调產线的测试资源。章宸，你负责设计数据採集的规格和格式。赵静，你负责用ai模型分析数据，找出工艺参数和晶片性能之间的关联规律。两个月后，我要看到一个可用的设计-工艺协同优化模型。”

三人同时点头。

会议进入第二个议题——天权4l的亚閾值设计是否也存在同样的问题。

孙总监调出了天权4l的设计文档。“天权4l用的是亚閾值电路技术，电晶体工作在閾值电压附近，对工艺偏差的敏感度比传统电路高一个数量级。天权4號的百分之五偏差，到了天权4l上，可能会放大到百分之二十到三十。”

“我们的应对策略是——在设计阶段，用更保守的时序裕量。传统电路留百分之十的裕量，亚閾值电路留百分之三十。但这会牺牲性能。天权4l的目標主频是八百兆赫，如果留百分之三十的裕量，实际只能跑到六百兆赫左右。”

章宸说:“留裕量是笨办法。聪明的办法是——用自適应的电压和频率调节。晶片在出厂时做一次测试，根据实际的工艺偏差，动態调整工作电压和主频。偏差大的晶片，电压调高一点，主频调低一点。偏差小的晶片，电压调低一点，主频调高一点。每颗晶片都工作在最优的点上。”

“这个技术在旧秩序的晶片公司已经很成熟了，叫『自適应电压和频率调节』。我们的天权3號用过类似的技术，但算法比较简单，精度不够。天权4l可以升级一下——用ai模型预测每颗晶片的最优工作点，而不是用查表法。”

赵静说:“ai模型我可以做。训练数据从哪里来？”

孙总监回答:“天权4l的工程样片，十周后出来。到时候，我们会把每颗样片放在不同电压和频率下跑测试，收集几百万组数据。用这些数据训练ai模型，预测最优工作点。预测精度做到百分之九十五以上，应该没问题。”

赵静在笔记本上记了下来。

会议进入第三个议题——天权5號的架构优化。

章宸调出了天权5號的架构图。“天权4號暴露出来的问题——存算一体架构对工艺偏差敏感。天权5號在设计时就要解决这个问题。我的建议是——在存算一体阵列里加入冗余设计。每个计算单元旁边放一个备用的，出厂测试时，把偏差大的单元禁用，启用备用的。”

“这个思路和內存晶片的冗余设计类似。內存晶片的良率能做到百分之九十九以上，靠的就是冗余。主阵列里总有坏单元，但备用的单元顶上，用户根本感觉不到。”

林薇问:“冗余设计会增加多少晶片面积？”

章宸估算了一下。“百分之十到十五。天权5號的晶粒面积现在是八十平方毫米，加了冗余后，会增加到九十平方毫米左右。每片晶圆的晶片数量从七百颗降到六百三十颗，成本增加百分之十。但良率可以从百分之九十四提升到百分之九十八以上。算下来，单颗晶片的成本反而会降低百分之五。”

孙总监说:“这个帐算得过来。天权5號是旗舰晶片，成本不是最敏感的，性能和可靠性才是。百分之十的面积换百分之四的良率提升，划算。”

老韩问了一个製造角度的问题:“冗余设计，会不会增加测试的复杂度？每颗晶片要测试主单元和备用单元，测试时间会翻倍。”

章宸说:“不会翻倍。我们可以用並行测试——主单元和备用单元同时测。测试时间增加百分之二十左右，可以通过优化测试向量来压缩。这个问题不大。”

会议进行到下午两点，所有议题都討论了一遍。林薇做了总结。

“天权產品质量回溯专项，今天定了三个方向——第一，建立设计-工艺协同优化模型，两个月內完成，用追光產线的一万片晶圆数据。第二，天权4l採用自適应电压和频率调节，用ai模型预测最优工作点，十周后工程样片出来后启动数据採集。第三，天权5號加入冗余设计，面积增加百分之十，良率提升到百分之九十八以上，成本降低百分之五。”

“章宸，你负责写一个专项报告，把这三个方向的技术方案、资源需求、时间节点都写清楚。下周一之前，发给陈醒和我。”

章宸点头。

会议结束后，林薇和章宸留了下来。两人站在窗前，窗外芯谷的中央研究院大楼正在扩建，新的实验室框架已经搭到了三层。

“章宸，你觉得天权4號的问题，陈醒会怎么看？”林薇问。

章宸想了想，说:“他会说——发现问题比解决问题更重要。天权4號暴露出来的设计-工艺协同问题，不是坏事，是好事。在四號上暴露，比在五號上暴露好。五號是要量產的，四號只是小批量。我们在四號上花了五周延迟的代价，换来了五號可以少走弯路。”

林薇点头。“我也是这么想的。天权4號延迟五周流片，当时团队里很多人不理解，觉得为了完美品质不值得。现在回头看，那五周花得值。如果不是那五周的优化，天权4號的问题会更严重。”