第两百三十六章 给了一个大大的惊喜！
钱学明深吸了一口气，上前一步，站在了生产线的起点位置，面对张停和几位司长专家，有条不紊的开口。
“各位领导，我们曙光厂的这条芯片生产线，是一条三微米制程的CMOS工艺线。”
“在最初的设计方案论证阶段，我们面临一个关键性的选择，是走当时国内普遍主流的NMOS工艺路线，还是另辟蹊径走CMOS路线。”
钱学明侧身指向身后第一台设备，一五一十的介绍着。
“各位领导想必都知道，NMOS工艺的优点是速度相对快，工艺成熟度高，国内几家院所都有经验基础，可以说是最简单最普遍的选择。”
“但它的功耗太高，集成度提升后发热问题几乎无解。”
“而CMOS工艺虽然功耗只有NMOS的十分之一不到，但业界公认它的速度慢，工艺控制难度大，存在闩锁效应等可靠性问题。”
“我们权衡了很久，最后林厂长和我还是共同决定走CMOS路线，因为功耗才是未来大规模集成的最大瓶颈，速度可以通过电路设计和工艺优化来补偿。”
张停听得专注，点了点头没有插话。
两位专家也同样点点头。
钱学明说的没错，CMOS工艺确实是有可取之处。
当然，也有其缺点。
他们这一次过来就是想知道曙光厂是怎么克服这个缺点的。
钱学明继续往前走，来到光刻机旁边：
“各位领导，这是我们从荷兰进口的步进式光刻机，配合我们自己研发的掩模版定位系统，可以实现三微米的最小线宽。”
“在曝光精度方面，对准误差控制在一微米以内，加上我们自研的自动对准算法，实际套刻精度可以做到正负零点五微米。”
说完，一行人继续沿生产线前行：“这里是我们自行改造的等离子体刻蚀机，原机进口的时候主要用于普通硅刻蚀。”
“我们重新设计了射频匹配网络和气体分配系统，把均匀性从百分之十二提高到了百分之四以内。”
“同时把刻蚀速率从每分钟六十纳米提升到了一百一十纳米，而且侧壁垂直度控制在了八十七度以上，减少了后续工序的补偿难度。”
听着这一系列关键名词，张停没有太多的感知，毕竟他不是专精这一方面的专家。
但后面的两位专家肉眼可见的兴奋起来。
眼神里是满满的火热。
钱学明又走到下一台设备前，这是一台卧式扩散炉，顶部密布着管线：
“这是氧化扩散炉，用于在硅片表面形成热氧化层和掺杂杂质。”
“我们在原来基础上优化了温度场分布，炉管内九个测温点的温差控制在正负零点五度以内。”
“掺杂采用先预淀积再推进扩散的两步法，结深控制精度达到正负零点一微米，这对后续MOS管的阈值电压一致性非常关键。”
接下来是离子注入机，溅射台，金属化设备，化学气相沉积设备……
钱学明领着队伍从前到后走过每一道工序，每一步都讲得细致。
光刻前的清洗采用SC‑1和SC‑2标准两步清洗法，配合兆声震荡辅助去除亚微米级颗粒。
栅氧化层厚度控制到一百二十埃，用椭圆偏振仪在线监测每一批次，多晶硅淀积采用低压化学气相沉积，均匀度优于百分之二……
每一道工序都有具体参数和实测数据。
张停听得频频点头，口中的赞叹一句接着一句。
匡国梁则掏出随身的小本子埋头记了好几页。
走到生产线末端的时候，钱学明停了下来，站在一台测试机前。
他转过身来，脸上的紧张已经彻底消散，取而代之的是一种的自豪：
“各位领导，经过前后三个月的工艺调试和三次流片迭代，目前我们的CMOS工艺良率已经稳定在百分之九十五以上。”
“每片四英寸硅片可产出三百二十颗曙光一号芯片，单片成本折算下来不到三美元。”
“相比国外同级别产品的采购价格，我们的成本优势超过了百分之七十。”
“成本优势超过70%！”
匡国梁倒吸一口凉气。
这个成本放在市场上，毫无疑问，将会带来降维性打击。
拥有无与伦比的竞争力。
钱学明把手放在测试机侧面的数据面板上：
“而且我们不仅跑通了工艺，还完成了工艺文件的标准化，每一个参数，每一个操作步骤都有完整的记录和操作规范。”
两位专家这时候不约而同地往前迈了好几步。
一位戴黑框眼镜的专家姓吴，头发已经灰白了大半，他摘下手套，凑近了看测试机屏幕上滚动显示的数据，然后转过头来，目光灼灼地看着钱学明。
“钱学明同志，我问一个我琢磨了很久的问题。”
“CMOS工艺我们部里的几个院所也研究过，但大家普遍碰到的瓶颈是开关速度上不去，PMOS的空穴迁移率比NMOS的电子迁移率低将近三倍，这导致CMOS的传输延迟比NMOS大很多。”
“你们是怎么突破这个问题的？”
话音还没落下，另一位专家孙教授也跟着补了一句：
“还有一个闩锁效应的问题，CMOS在较高的电压或快速跳变的时候容易触发寄生SCR结构，导致芯片烧毁或功能异常，这个可靠性隐患你们是怎么解决的？”
听到这两个问题，钱学明没有紧张，他早有准备，不急不缓地回道：
“吴老师问得非常专业，这两个问题确实是CMOS路线上最大的两座山，也是业界公认的CMOS路线的难点。”
“关于开关速度，我们做了三个层面的优化。”
“第一，在版图设计上采用自举电路结构，把某些节点的电压在瞬间抬到超过电源电压，以此来增强驱动能力，补偿PMOS的迁移率短板。”
“实测我们的曙光一号内部关键路径的传输延迟做到了三点八纳秒，比常规CMOS设计缩短了将近百分之四十。”
钱学明顿了顿，继续道：“第二，我们优化了栅极材料的掺杂浓度和退火条件。”
“我们通过控制多晶硅栅的掺杂浓度在每立方厘米十的二十次方量级，然后搭配快速热退火工艺，把栅极电阻降低了约百分之三十，这进一步压缩了RC延迟。”
“第三，我们在工艺上采用了阱隔离技术，把P阱和N阱的掺杂曲线做陡，减小了寄生电容和漏电流。”
“综合起来，曙光一号的主频可以达到四十兆赫兹，而功耗只有同频率NMOS芯片的八分之一。”
吴专家听得眼睛越睁越大，整个人肉眼可见的激动起来。
钱学明没有停，继续回答第二个问题：
“关于闩锁效应，我们的策略是在版图层面就把触发概率降到最低。”
“阱接触点密度比常规设计提高了两倍，同时把N阱和P阱之间的距离做到工艺允许的最小值以上，确保寄生SCR结构的触发阈值高于实际工作电压。”
“另外我们在关键的电源线路上增加了钳位保护结构，把浪涌电压泄放通道的响应时间压缩到了纳秒级别。”
“经过三百片次的可靠性测试，闩锁触发率低于十万分之一，完全可以满足工业级应用的要求。”
吴专家听完，沉默了两三秒，然后喃喃地开口，如梦初醒。
“原来能这么做……在版图上做自举，用阱接触密度去抑制闩锁效应，而且把栅极电阻和温度场控制做到这种精度。”
“这个思路太巧妙了，真的是太不可思议了！”
孙专家在一旁也连连点头，恍然大悟。
“原来是这样。”
“我们以前的方向都错了。”
“以前研究CMOS老是盯着材料本身去找出路，总想着改掺杂改晶向，根本没想到在电路和版图层面还有这么多文章可以做。”
“钱学明同志，你们真是把系统级优化做到了极致！”
张停站在旁边，看着两位部里请来的资深专家像学生听课一样连连点头感叹，心里一根弦彻底松了下来。
他不需要再问任何技术问题以及论证真实性。
这一会儿，专家的反应本身就是最好的证明。
他转头看向林默，颇有一些激动。
“林默同志，钱学明同志，你们真的很不错。”
“不仅大胆采用了新型工艺路线，而且踏踏实实地把遇到的每一个困难都攻克了。”
“你们给国家的信息产业发展做出了巨大的贡献！”
张停伸出手来，在林默的肩膀上拍了两下：
“几天前我还在想，无锡742厂的东芝引进线是国内第一条，也是唯一一条有望赶上国际水平的芯片产线。”
“没想到，几天后，在这川西山坳里，你们不但做出来了，而且走了一条完全不同的路，还走通了。”
“真是给了我一个大大的惊喜啊。”
“部长过奖了！”
林默笑呵呵的谦虚道。
张停忽然想起了什么，认真地看向林默，一字一句的问道。
“林默同志，你这套CMOS工艺和配套的标准化文件，有没有可能在其他地方复制推广？”
“比如说，让国内其他有基础的电子厂也用你的这套工艺包去建产线？”
林默一听，立刻明白了张停的意图。
部长这是想用曙光厂的经验去撬动更大范围的产业布局。
他毫不迟疑地点了点头，语气肯定。
“没问题的，张部。”
“我们的工艺文件和技术档案都是完整，标准化，可迁移的。”
“只要有合适的设备和场地，配上受过培训的技术人员，完全可以在国内其他地区复现这条产线的良率水平。”
“如果部里有这个打算，曙光厂愿意把工艺包和技术培训的经验向全国兄弟单位开放共享。”
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