正文 第四十五章 讓寫碼民工痛到吐血的發明 文 / 急凍人
微處理器的設計已經定型，接下來就是製造出一批試驗型芯片，以驗證設計是否正確，並在實際測試中，修正其錯誤之處，對其內部電路作進一步優化設計。
眾人也等著，看他如何解決協處理器多達八千的元件集成問題。
郭逸銘不慌不忙，也沒有什麼特異的舉動。
他把試制工作交給了集成電路室主任萬洪，自己抓起了處理器廠房建設，一口氣從市委要到了二十畝地。在美國方面專業請設計公司，設計了一套達到cmos工藝標準的超淨廠房方案。他在核實過設計方案以後，對超淨廠房的建設材料，從更衣間、緩衝間、預處理室、設備間、生產車間，都提出了詳盡的要求。
要求地板採用水泥自流坪，表面敷設防靜電pvc地板；門窗要求使用鋁合金型材；通風管道需要使用鍍鋅鋼板，指定厚度要在0.5到1毫米之間……，甚至對儀器櫃把手都有要求，必須是防靜電、耐腐蝕塑料把手。
事無鉅細，都標注得明明白白。
集成電路室主任萬洪接到試生產任務，很是緊張，這是公司傾力研發的產品，就這樣說都不說明一下，便直接交給他試制，他實在是心中不安，於是主動找到郭逸銘，向他請教試制過程中的關鍵技術要求。
「這樣啊……，那好吧，我就隨便說幾點。」郭逸銘本待讓他自己做主，但既然他尊重自己，他也決定說兩句，「這個試制呢，就是看看處理器的電路設計是否正確。雖然前期通過人力輔助設計，對其電路進行了實際測試，但那畢竟是線導微電狀態下的測試，可以作為參考，但可能會與實際產品有所出入。具體的最終效果，還是需要通過試制樣品來實際測試。另外呢，電路在封閉的集成電路中有哪些表現，電路之間是否會有干擾、過熱等等，也是需要注意的……」
他掰著手指，一五一十給萬洪解說起來。
萬洪聽得哭笑不得。
他幾十歲的人了，搞集成電路制備也有三十多年的實際工作經驗，這些基礎的東西需要郭逸銘教給他嗎？這種瑣碎的廢話，還不如不聽！
「郭總，是這樣的，我是想問問，這個試制過程中，有沒有什麼特別需要注意的，比如說工藝流程啦什麼的，有沒有訣竅或是特殊的技術解決方案……」他趁郭逸銘說得口乾，端起茶杯來解渴，趕緊把他要問的重點說出來，堵住對方的嘴，別再讓他繼續滔滔不絕。
「特別需要注意的？沒有哇！」郭逸銘訝然，給了一個讓萬洪吐血的答案，過了幾秒鐘才一拍腦門，「對了，是有個事情我忘記說了……」
「是什麼需要注意的重點？」萬洪激動地問道。
郭逸銘一力主導的微處理器研發，考慮到國內現在的半導體加工能力，把處理器一分為二也算符合實際。偏偏他在協處理器上，卻依然集成了近八千個元器件。萬洪一看到這個設計就懵了，打死他，也沒法把這麼多元器件集成在一個芯片裡啊。
因為這是郭總堅持下的結果，所以他認為郭逸銘一定有解決的辦法，要不然這個設計就太輕率了。
郭逸銘笑哈哈說道：「我要說的是，現在只是試制階段，所以主要是通過實際產品，來檢驗一下電路設計是否達到要求，有哪些需要改進的地方，並不需要你們拿出最終產品。所以呢，你們也別局限於一塊芯片裡一定要集成多少元器件，只要把電路做出來就好了，該佔多大就是多大！這東西本就沒有一定之規，只要做出來就好。」
萬洪當即木在當場。
集成電路的確誰也沒規定必須要多大，但為了方便比較，通常都會用同樣型號的產品作為參考。萬洪他們比較的對象，就是8080處理器。
8080芯片內部硅晶元尺寸是20989x2250微米，也就是兩厘米多一點，在這個晶元區域內，集成了5000個晶體管。
萬洪等人就是以此作為標準計算。以現在國內的半導體工藝，最多能在同樣尺寸內集成6000左右的晶體管，這才感到焦急，跑來向郭逸銘問計。誰知道對方給他這樣一個讓他啼笑皆非的答案。
能做多大就做多大，這是什麼解決辦法！
尺寸放大，不僅僅是代表集成水平低，還會因為晶體管的尺寸過大造成功耗加大、熱輻射增加，因為線寬的增加造成信號延遲、降低處理器性能等等一系列後果。哪裡是一句想做多大就做多大的！
放到公司來說，採用這種擴大尺寸方法製造出來的處理器，必然會比英特爾同樣集成度的微處理器性能差得多！而且本來一片硅晶元上，原來可以同時制備二十片核心電路的，現在可能就只能做十六、七片，因而造成單位成本大大增加。
郭逸銘這樣的回答，可以說是不負責任！這和國內領導拍腦門作決定有什麼區別？
還講不講科學了？
萬洪不是可以隨便糊弄的人，頓時臉就沉下來，對他的回答很不滿意。
郭逸銘看他有些發火了，連忙說：「萬教授，不是我不提什麼要求，而是現在只是拿出樣品來，所以無需考慮實際生產。如果光靠我們現在的設備，我就是提了再多的要求，你們也做不到。何苦呢？而解決芯片製造，正是我在做的事情，現在才正在籌備階段，八字還沒一撇，能不能順利解決，也還未知，所以沒有必要那麼高調，嚷嚷得全世界都知道！」
他的這個答案，萬洪還是認可的。
國內的光刻機、晶體外延生長爐等關鍵設備製造能力的確有限，公司要考察了國內的具體製造工藝，才能有所針對的拿出一套提高集成電路生產的合理方案來。現在考慮最終定型的微處理器產品關鍵工藝，的確屬於無的放矢，浪費表情。
萬洪走了，既然最終定型生產工藝暫時不需要他考慮，那他就只需把微處理器設計圖紙，化為試生產樣品就行了。
說起來這也不是簡單的事。
他首先要布圖，將電路圖轉化為掩膜，在硅晶片上塗抹光刻膠後用紫外光製出電路圖，用物理和化學方法沉積生成電路、晶體管、電阻等各種元器件。而且因為每次只能製造同一種元件，所以以上步驟要重複十次左右，每次都必須非常精確，保證各種元件連接正確。
此外他還要考慮很多東西。
比如這是樣品，那公司在定性時到底以品質為主還是以成本為主？萬一要求以成本為主，卻拿最佳品質樣品作參照，這個成本他是絕對降不下來的。如果以品質為主，那製造成本、批量製造數量也就不在他考慮之內，好材料、好設備、複雜技工工藝等等，什麼好他就上什麼。
要求不同，制備的工藝也不同。用化學蝕刻難以精確控制，但要求低，成本低，能夠快速大批量生產。用離子衝擊，精度高，但設備也貴、成本高……，等等這些需要考慮的要素還很多，可郭總又不給他一個總綱式的前提要求，全靠他自己判斷，這實在是有些難為人。
真發狠起來，實驗室少量製作cmos集成電路他也不是做不來！
到時候公司要以這種芯片為標準，那他只有捲鋪蓋走人！
他和實驗室的同仁們經過討論，還是決定按照成本最優化、品質最優化、均衡型，一共試制三款共九枚處理器。因為處理器內含核心處理器和協處理器兩部分，核心處理器略小一點，協處理器稍大一些，大致等於佔了兩隻集成電路芯片尺寸，九枚處理器恰好佔用十八個芯片尺寸，正好將一片硅晶元利用完。
樣品製造並不需要多長時間，二十來天時間，他們就拿出了第一批九枚處理器，接下來就是第二批、第三批、第四批……
樣品製造出來，這只是工作的開始，接下來還有緊張的測試工作。
他們要通過專用測試儀通過數據接口向處理器內輸入各種算法，測試芯片各相關電路是否做出正確反應，要測試芯片各接口電路是否工作正常。整個處理器內大大小小的電路，他們都必須一一測試到位，不敢有絲毫疏忽。
基本的響應測試完畢，接下來是更加嚴格的圖形測試。他們要編製圖形程序，測試處理器對複雜數據的運算。這種測試，既有測試儀隨機生成的圖形，也有人工錄入的複雜圖形，還有通過程序運算產生的圖形數據，每一項都要求完全正確。如果有一項數據不對，他們都需要重新尋找原因，看是芯片製作過程中出現的問題，還是電路本身設計問題，並及時修正。
一忙起來，萬洪就忘了別的事情。
在測試過程中，他們體會到了孕育一種新型處理器誕生的快樂。
這種新型處理器，世界上還屬首創，從來沒有過類似的產品，這種創造歷史的快感，一直激勵著他們全情投入。
他們也確實為這款處理器優異的性能而感到震驚。
說起來，他們最初對這種混合型並行處理器並沒有抱有多大期望。畢竟國內的半導體製造工藝相對落後，哪怕採用了精簡指令集來加快運算效率，將處理器硬件功能發揮到極限，他們還是沒有太大信心。按他們的估計，這種處理器實際性能應該不會太高，充其量就比8080略高一點，絕對要遠遠遜色於8088。
畢竟pmos工藝，那是遠遠不如cmos工藝，這是硬件上的絕對落後。
可實際測試過程中，他們被這款混合併行處理器所表現出來的優異性能所震撼。就拿編號3－2成本/品質均衡型樣品為例，各種精簡指令程序運算是那麼的快，快到讓他們要反覆觀看測試結果和測試儀器，並多次對測試儀進行檢查，以為是儀器出了故障。
編製一段複雜的科學計算程序，並以英特爾新推出的採用cmos工藝製造、集成2.9萬個晶體管的8088為對比對象，兩者同時運算這段程序。
測試結果令他們震撼。
科學計算結果，混合併行處理器超越8088百分之三！
混合併行處理器以微弱優勢領先！
問題是，混合併行處理器的加工工藝遠遠差於8088，這個結果就太可怕了！
一個是6000元器件集成度，一個是29000元器件集成度，雙方就不在一個水平線上，結果最後測試結果居然還是工藝落後一方獲勝。
他們實在無法接受這個結果。
在對兩款處理器運算方式進行更加詳細的對比研究後，他們恍然大悟：在短小指令的運算中，8088略佔優勢，硬件性能的優勢還是發揮了作用。但在對一段包含各種指令的大型程序進行運算中，超長指令大幅佔用8088處理器硬件，大量的指令長期處於排隊等待狀態。反而是混合併行處理器採用了並行運算，協處理器在運算超長指令的同時，並沒有耽誤核心處理器對精簡指令的處理，兩部分運行速度一綜合，最終結果就造成混合併行處理器反而超越8088，略微提前完成整個運算。
真是不比不知道，一比嚇一跳。
難怪國際上大批科學家在對兩種處理器進行分別研究後，齊聲呼籲希望大力發展精簡指令集計算機，其處理器硬件利用效率確實比複雜架構型處理器快得多！
這還是採用了混合併行處理，有一個包含複雜指令集的協處理器在拖後腿。如果沒有協處理器，想來運算速度還會更快。
計算一下，在同等工藝水平下，如果說精簡指令集處理器運算效率是百分之九十，那麼複雜架構性處理器只有百分之七十，可能還不及，優勢非常明顯。
萬洪等人心頭火熱。
他們在反覆測試，完成了公司交待的混合處理器所有相關試制、測試、定型工作以後，大量的測試工作，讓他們更加確認了精簡指令集對比複雜指令集先天上的優勢。他們想想公司交待的任務也完成了，一時按捺不住心中的衝動，也不向上請示，就私底下搞起了精簡指令集處理器的研發工作。有著前期彭之旭給他們打的底，混合併行處理器只需局部修改，去除協處理器部分就是一款經典的精簡指令集處理器。又有著技校學生提供的翔實測試數據，加上他們自己就是搞集成電路設計的，一群人興致勃勃繪製了精簡指令集處理器的設計圖紙、電路圖繪製、掩膜製造、光刻、電路沉積、晶體生長、封裝等一系列工作。
等到郭逸銘忙完了廠房建設，設備定制安裝，時間都到了81年的2月份。
他很是奇怪。
樣品的試制、測試、定型工作都交給萬洪他們四個月時間了，怎麼一點反饋消息都沒有？處理器的試制是否順利？性能是否滿足了最初要求？測試中是否查找到了設計中的缺陷？他們是如何改進的？產品是否最後定型了？
這些問題，萬洪等人居然一點也不向他匯報。他也是忙得暈了頭，都沒想過向他們瞭解情況。
於是，他找來萬洪打算聽取對樣品的測試報告，結果被嚇了一跳，沒想到他們居然在完成處理器設計定型以後，私底下又偷偷摸摸搞了一款血統純正的精簡指令集芯片。
「你們這真是……真是……，」郭逸銘不知道該說什麼好，一個勁地苦笑，好容易才想出一個詞，「不務正業！」
「這哪裡是不務正業！混合併行處理器的定性工作我們保質保量完成了！為了獲得更多測試數據，我們還一共製造了十二批九十八枚樣品。測試的數據都堆成山了。就是在研究精簡指令集處理器的時候，我們也沒有放棄對公司研發新型處理器的測試，經過四個月的時間，我們一共檢測出六百零八處錯誤。其中屬於電路設計的錯誤有三百七十二處，集成電路製造中造成的損壞一百五十六處，因為測試程序編製錯誤等原因造成的誤判錯誤有四十九處，還有其他原因造成的錯誤三十一處。所有發現的錯誤我們都詳細記錄在案，並查找到錯誤發生的原因，加以解決。為了驗證我們的解決方案正確，又加制了七個批次的處理器，在最新三個批次的樣品中，已經確認當初的錯誤都得到了解決……」
萬洪被他一句不務正業給激怒了，掰著手指將他們辛苦工作的成績歷數給他聽，並從沉甸甸上百公斤的測試數據裡，嘩啦嘩啦翻檢出當時的測試報告，指給他看。
「好吧好吧，是我口誤了。我不是覺得你們沒有做好工作，而是覺得現在花大力氣去研發精簡指令集處理器還為時尚早。你們既然已經在這方面作了些工作，就應該很清楚這種處理器的優劣之處。」
郭逸銘被老頭子認真的精神給打敗了，也嚴肅地給對方解釋起來：
「不錯，精簡指令集對於標準字長的指令處理速度很快。如果所有程序將超長指令都預先劃分為一個個標準字長指令，像流水一樣綿延不絕，確實可以大大加快程序處理速度，最大限度發揮處理器的硬件效率。
然而精簡指令集的缺點也正在於此！
一個複雜的超長指令劃分得越細，為了執行這個指令，所需要的高速大容量半導體存儲器就越大。這是無法承擔的額外成本開支，用戶很難下定決心掏這一筆錢。
還有一點你別忘了，現在的複雜指令，已經需要龐大的高速緩存器來寄存數據。未來的複雜指令會更加繁複，需要的高速存儲設備會更多。半導體技術雖然也在發展，但你永遠不能讓這兩者處於絕對平衡，需求總是快於供給。其必然的結果，就是誕生一種速度快、但價格昂貴的專用計算機，我個人將之稱為服務器，但絕不可能用於對價格極其敏感的個人計算機。
服務器我們也會做，但不是現在。
這些硬件問題都解決了，你還解決不了軟件問題。一個複雜指令集程序，編織起來可以直接通過指令調用處理器內部電路進行複雜運算，程序員雖然要求對程序內涵非常瞭解，但就編製程序本身而言，並不困難。
但精簡指令集就慘了！
精簡指令集只有最簡單的十幾條常備指令。
你算1+1很容易，可你要算20+20，卻又沒有2+2這個指令，你的程序就必須按照1+1+1+1這樣編製。看似簡單了，可大量重複的工作，枯燥到讓你想瘋！2+2尚且如此，我讓你編製一個20的20次方……，我敢說我只要敢提這個要求，你可能直接就吐我一臉口水——相信我，一個寫碼民工的痛苦，我比你清楚，那是真的痛不欲生！」
萬洪瞪著眼睛聽了半天，末了問了一句：「寫碼民工是什麼？」
郭逸銘一時語塞，只有無力地揮揮手，讓他離去。
寫碼民工……
唉，那是世界上最悲慘的工作了！
他想像中，某個後世的寫碼民工，蓬頭蓋面寫一個月的精簡指令集程序代碼，最後終於忍無可忍，抬起頭來大吼一聲：「是哪個狗娘養的發明了精簡指令集計算機，老子已經一個月沒有見陽光了！」，不覺就打了一個冷戰。
精簡指令集計算機很好，但在沒有開發出方便編程的高級程序語言之前，還是暫時不要拿出來禍害人吧。
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