吕辰看着谢凯演算了一会,把问题解决完。
这才招手打招呼:“谢师兄”。
看到吕辰到来,谢凯放下粉笔,走了过来:“吕辰,你来的正好,我正要找你!”
那个中校也上前来,伸出手:“吕工,欢迎到来。”
吕辰握了握他的手,那手很硬,有老茧,是常年摸家伙的手。
谢凯问道:“红星二号跑通了?”
“还没上电呢。不过快了,我是脑袋里有些想法,就过来找你了。”
“找我做什么?”
“我想请你画个外观设计,作为产品,得拿得出手。”
“那不急,正好你来了,我先请你办会事,办完了我给你画,想画多久都行。”谢凯立即跳过。
“谢师兄,什么事,你说。”
“别紧张,不是什么大事,就是请你给大家上一课。”
吕辰愣了一下:“我?上课?”
“对,上课,题目都想好了,从‘会算’到‘会炸’,芯片设计怎么适应战场,这一定难不住你。”
中校也在旁边接口道:“吕工你就别推辞了,周铁山他们专门推荐了你。”
吕辰想了想,他的确对惊雷项目有些想法,也就没有推辞对。
“行。那我就讲讲。”
中校拍拍手:“大家停一下,吕工来给咱们讲课!都给我认真听好了,不懂的也要抓紧问。”
年轻研究员已经开始搬凳子,围成一个半圆。
穿军装的也往前凑了凑,翻开笔记本,拔出钢笔。
吕辰走到黑板前,拿起粉笔,擦掉晶振的曲线,写下标题:
从“会算”到“会炸”——芯片设计如何向死而生
写完,他转过身,面对台下。
九十多双眼睛,全都盯着他。
有研究员的,有军人的,有年轻人的,有老同志的。
有疲惫的,有兴奋的,有疑惑的,有期待的。
吕辰沉默了几秒,然后开口。
“各位同志,咱们今天不讲空话。”
他的声音不大,但很清晰,在安静的车间里传得很远。
“我们的设计需求里有一条:‘一万五千个G过载’。这个数字意味着什么?”
他拿起旁边一个搪瓷缸子,举起来。
“这个缸子,两百克。一万五千个G,就是它变成三吨重。三吨重的东西,压在一个火柴盒大小的芯片上。”
他把缸子放下,敲了敲桌面。
“在这种力量面前,我们做民用的那套‘能用就行’的逻辑,全都不成立。”
台下安静极了。
“很多人以为,引信芯片像个小计算机。其实不是。”吕辰在黑板上画了一个火柴盒大小的方块,“它更像是神经末梢。”
他在方块旁边画了一个人形,指着大脑的位置:“计算机追求‘快’,要处理复杂任务,要迭代。引信追求什么?”
他在火柴盒上画了一个箭头,指向一个爆炸的符号。
“准。稳。任务极其单一:感知,计时,起爆。”
“但必须在高温、高压、高过载下,完成这‘惊雷一闪’。”
他把粉笔放下,看着台下。
“所以,我们的设计思想要转变。与其追求运算速度,不如追求什么?”
他在黑板上写下四个字:状态确定。
“什么叫状态确定?就是不管外界怎么折腾,这颗芯片知道自己该干什么,不该干什么。不会因为震动跳个信号,不会因为高温算错个数字,不会因为年头长了忘了自己是谁。”
一个年轻的研究员举手:“吕工,这个‘状态确定性’,具体怎么实现?”
吕辰点点头,又在黑板上画起来。
“技术对策分两层。第一层,物理层面的‘扛造’。”
他画了一个芯片的剖面图,一边画一边说:“为了扛住一万五千个G,我们需要做三件事。”
“第一,实心化设计。民用芯片有复杂的引线框架,有空洞。我们要把它做得尽量实心,把每一层电路都压得更瓷实。”
“第二,短连线原则。芯片内部的金线,能短一微米是一微米。线越短,惯性力产生的扭矩就越小,越不容易断。”
“第三,整体浇筑。封装不是简单的‘盖盖子’,而是用一种特殊的陶瓷,把整个芯片‘浇筑’成一个整体。让它从一块‘带电路的玻璃’,变成一块‘有电路的石头’。”
他放下粉笔,看着台下。
那几个搞封装的老同志点了点头,有人在本子上记了几笔。
“第二层,逻辑层面的‘容错’。”吕辰继续说。
他在黑板上画了三个方块,并排排列,然后用线连到一个圆圈。
“在最重要的计时电路里,我们不是只设计一个定时器,而是设计三个,同时跑。”
他指着第一个方块:“如果三个结果都一样,输出。”
又指着第二个和第三个:“如果有一个结果跟另外两个不一样,自动屏蔽那个‘叛徒’,用另外两个的结果。”
他回过头,看着台下。
“这叫‘用逻辑的冗余,对抗物理的偶然’。”
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周铁山举手提问:“吕工,这个三模冗余,听着不错。但有个问题,表决电路本身要是坏了怎么办?”
吕辰点点头:“周工问得好。所以表决电路也要做冗余,而且要用不同的设计思路。不能三个表决器都是同一个模子刻出来的,万一那个模子有设计缺陷,就全完蛋。”
周铁山在本子上记了几笔。
吕辰又拿起粉笔,在黑板上画了一个引信的简单框图。
“最后,我建议,把‘电子管’的魂,注入‘芯片’的体。”
他转过身。
“咱们老一辈搞炮,讲‘炮是战争之神’。现在搞芯片,咱们就是给‘战争之神’装上神经。”
“我们的目标不是造一个实验室里的奇迹,而是造一个从兵工厂流水线上下来,装上炮弹,打出去,就一定能响的东西。”
他放下粉笔。
“我讲完了。”
台下安静了两秒。
然后,掌声响起来。
不热烈,不张扬,就是一阵噼里啪啦的拍手声。但那九十多个人,都认真地看着他,眼睛里有一种东西在发光。
谢凯站起来,冲他点点头:“讲得好。”
一个穿着军装的中年人举手了,他是负责靶场测试的高级工程师。
“吕工,我问个实际问题。”他站起来,也不拿本子,就直直地看着吕辰,“我们在东北塔河做冬季试验,零下四十度,炮弹在库房里放一宿,金属都能粘掉皮。你那个芯片,通电瞬间,晶振起振要多久?”
吕辰愣了一下。
工程师继续说:“如果在起振的那几毫秒里,炮弹已经出膛了,怎么办?”
这个问题问得很刁,也很实在。
零下四十度,晶振起振确实会延迟。
几毫秒的延迟,对于计算机来说不算什么,但对于飞行的炮弹,可能就是生与死的距离。
所有人都看着吕辰。
吕辰沉默了几秒,然后开口。
“这位同志的问题很好。”他走到黑板前,在那个芯片框图旁边,又画了一个小方块。
“在设计里,我们可以加一个‘快速唤醒电路’。”
他用粉笔指着那个小方块。
“这不是主晶振,是一个微型的热电阻。它不负责计算,只负责一件事:在通电瞬间,先给主晶振‘哈一口气’,加热那么一丁点。”
“等主晶振动起来了,主电路再开工。这多出来的几毫秒,可以用炮弹出膛的机械保险来覆盖。确保它‘睁着眼睛’飞出去。”
工程师点点头,坐下。
又一个军人举手了,是个年轻的技术员,看着也就二十出头。
“吕工,我问个贮存的问题。芯片里的铝线,在不通电的情况下放五年,会不会电化学腐蚀?”
他站起来,手里拿着一个笔记本:“我们以前发现过,有些电子元件在仓库里放久了,管脚自己就断了。绝对不能容忍,炮弹运到前线,拿出来一测,坏了,这种事情发生。”
吕辰点点头,看着台下那些穿军装的。
“这位同志问的问题,是封装要解决的核心。”
他拿起粉笔,在黑板上画了一个芯片的封装剖面。
“星河计划正在攻关两件事。第一,气密性封装。用陶瓷把芯片焊死,里面充惰性气体,水汽进不去。”
他又在芯片表面画了一层薄膜。
“第二,钝化层。在芯片表面,也就是铝线的上面,再涂一层特制的玻璃钝化膜,把金属和外界彻底隔开。”
他放下粉笔,看着那个年轻技术员。
“等于给芯片穿了两层雨衣,保证它‘冬眠’的时候,身体不坏。”
年轻技术员在本子上飞快地记着,然后点点头坐下。
一个四十来岁的技术员举手提问,是搞装备论证的。
“吕工,你刚才说用三个定时器,两个同意就输出。但万一,我是说万一,在炮弹飞行过程中,三个里坏了一个,剩下两个,一个正常,一个‘脑子糊涂’但数据恰好对了,你们那个多数表决电路,能分辨出来吗?”
这个问题更深了。
台下一片安静。
吕辰沉默了几秒,然后叹了口气。
“这位同志,你这个问题,问到了最头疼的地方。”
他看着台下,苦笑了一下。
“说实话,‘糊涂蛋恰好蒙对’这种事,电路没法分辨。我们不能跟它做思想工作,没法让它‘说实话’。”
有人笑了,但笑得很短,很快又安静下来。
吕辰接着说:“但是,可以加一个‘健康自检’。”
他在黑板上画了一个时序图。
“在炮弹飞行的前一毫秒,主电路不干活。所有计算单元,先算一道内置的‘标准答案’。如果三个单元里有一个算错了标准答案,系统就直接判定它‘阵亡’。剩下的时间里,它不再参与投票。”
他放下粉笔,看着那个中校。
“把‘诈和’的风险,消灭在开打之前。虽然多占了一点时间,但也算是有保底。”
技术员点了点头,在本子上记了几笔。
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最后,中校站了起来:“吕工,你讲得都很好。”
“但我有个问题,是最实在的。”他走到前面,站在吕辰旁边。“你们这芯片,一次流片就出来几颗能用的。我们炮兵要的是成千上万发炮弹。你那几颗‘种子选手’,怎么变成我们能装备部队的‘千军万马’?”
这个问题一出来,所有人都看着吕辰。
吕辰沉默了很久。
然后他开口,声音很慢。
“领导同志,你问得最实在。没错,现在刚出来的验证芯片,是‘太子’,金贵得很。”
他看着台下那些穿军装的。
“但它的使命,不是直接上战场。它是去当‘教官’的。”
“等它跑通了所有测试,证明这个设计是‘真家伙’,我们就会把它交给6305厂的生产线。就像你用老班长带新兵一样,它会变成一套‘样板’,一套‘标准’。”
“生产线会用这套标准,去调整炉管,去校准光刻机。下一批,不是流片,是‘投产’。良率从现在的20%,慢慢熬到40%、60%。那时候,芯片就不再是‘几颗’,而是‘几万颗’了。”
他看着中校:“搞设计的,就是要把自己这颗‘独苗’,熬成能撒出去的‘种子’。”
中校沉默了几秒,然后点了点头。
他没说话,只是伸出手,和吕辰握了握。
那手很用力,像是在传递什么。
吕辰讲完,从人群里退出来。
谢凯追上来,拍拍他肩膀:“讲得好,尤其是最后那句,‘把独苗熬成种子’。”
吕辰笑了:“谢师兄,我那句话是送给你的。”
谢凯愣了一下。
吕辰说:“你是惊雷的带头人。你现在的任务,就是把自己这棵独苗,熬成种子,撒出去。”
谢凯沉默了几秒,然后也笑了。
“行了,别贫了。你不是要设计红星二号的外观吗,走走走。”
二人回到吕辰的办公室,就开始设计。
一直画到半夜,一套按照遵循“实用第一、好看第二”理念的红星二号效果图就画了出来。
受限于材料工艺、加工水平,以及时代审美,红星二号的外观设计呈现出一种“在简陋中追求精致”的工程师美学,带着这个时代明显的工业印记。
整体形态是水平“薄砖”造型,设计理念强调“可携带”和“桌面占用小”。
采用扁平方正的矩形轮廓,类似一台精装书的尺寸。
四个边角处理成小圆弧,避免尖锐感,方便塞进公文包或抽屉,非常符合当下“圆角过渡”的钣金审美。
壳体采用深灰绿色的胶木。这种材质不仅耐脏,还自带厚重感,且不会反光刺眼,适合长时间伏案工作。
面板采用拉丝铝板,可通过丝网印刷印上字符,有一种“精密仪器”的冷峻感,这是正经的“工业美”。
颜色是浅香槟色,深蓝色字符。
机身是深灰绿,面板和机身之间有一圈极细的亮色装饰边,这是直接露出的铝本色,增加层次感。
显示区采用深色有机玻璃视窗,略微内凹,防止反光。
内部荧光数码管呈微微倾斜的排列,透过视窗看,数字有一种“悬浮”在深色背景上的绿色荧光效果。
视窗左侧印有“SCIENTIFIC”和“红星二号”的英文/汉字,字体采用锐利的长等线体,充满科技感。
键盘布局是设计的重中之重,吕辰参考后世计算器的布局逻辑,但在工艺上向现实妥协。
右侧是标准的3x4数字键盘,0-9、小数点、正负号。
左侧密集排列sin、cos、tan、log等函数键。
控制区是红色的拨动式“ON/OFF”开关,以及黄色的“第二功能”切换键。
按键形状是方形略带圆角,键帽略微下凹,贴合指腹。
材质是双色注塑。数字键用浅灰色,函数键用深灰色,关键的“=”或执行键用红色。
机身背面设计一个金属冲压的支撑架,可以让计算器以15度角立在桌面上,方便阅读显示结果。
背面有一个金属铭牌,刻着“红星工业研究所”以及编号“HX-2-0001”。
左侧面预留一个圆形五针接口,用于连接外部电源适配器。
机身底部两侧有长条状的散热孔,既能散热,也隐约透出内部的电路板,彰显“真材实料”。
谢凯看着自己画的图,感叹道:“我原本以为,会像是收银机一样的大铁疙瘩,没想到会是这气质,这更像是一块精密的手表,内敛而自信!”
他坚定道:“我仿佛已经看到它在广交会上大获成功的样子了,咱们一定要按这个样,不折不扣的造出来!”
吕辰笑呵呵道:“咱们不比谁的外壳亮,就比谁的设计让工程师用得顺手。这才是咱们红星二号的设计语言。”