凤凰军工厂,“女娲之脑”项目设计室。
巨大的房间内,灯火通明,数十名从全国各地抽调而来的、最顶尖的计算机和微电子领域的年轻工程师,正伏在巨大的绘图桌前,进行着一项堪称“愚公移山”般的浩大工程。
他们的脸上充满了激情、专注,以及长久工作之后深深的疲态。
在他们的面前,铺着一张张一米见方的坐标纸。
纸上,是用不同颜色的铅笔和直尺,绘制出的、密密麻麻的、由无数个微小的矩形和线条组成的复杂图案。每一个矩形,代表着一个晶体管;每一条线条,代表着一根金属连接线。他们正在做的,就是用这种最原始、最纯粹的手工方式,去设计一颗将要运行在光刻机“心脏”里的“超级大脑”——“争气芯”。
姜晨提供的risc(精简指令集)架构理论,是他们为之前进的方向。
这套先进得超越了整个时代的设计哲学,让所有参与项目的工程师都为之疯狂。他们知道,自己正在参与的,是一项足以改变国家命运的伟大事业。这种巨大的荣誉感和使命感,支撑着他们夜以继日地工作,几乎忘记了时间的流逝。
然而,当最初的理论震撼和激情褪去,真正进入到具体的设计实现阶段时,一个看不见、摸不着,却又坚不可摧的壁垒,横亘在了所有人的面前。
王老站在设计室的中央,看着眼前这幅既令人振奋又令人心酸的景象,眉头紧锁。
一名年轻的工程师,正戴着高度数的老花镜,用镊子小心翼翼地在一张巨大的电路布局图上,移动着一个用纸片剪成的、代表着某个逻辑门的小模块,试图为它找到一个最合理的安放位置。他的额头上布满了细密的汗珠,每一次呼吸都小心翼翼,生怕一口气吹乱了这脆弱的“电路”。
在房间的另一角,几名负责逻辑验证的工程师,正围着一台老式的757计算机。他们将手绘的电路图,人工转换成一行行的穿孔纸带,然后输入到计算机里,进行最基本的逻辑功能仿真。
这个过程极其缓慢,而且错误频出。
往往为了验证一个只有几百个晶体管的简单模块,就需要耗费一整天的时间。
而在房间的尽头,几位资格最老的专家,正拿着算盘和计算器,进行着最关键的时序分析和功耗计算。他们的面前,堆着小山一样高的计算草稿纸。每一个参数的改变,都意味着一连串繁琐得令人发指的重新计算。
王老的心,一点点地沉了下去。
他知道,这不是工程师们不够努力,也不是他们的智商不够高。恰恰相反,能坐在这里的,每一个人都是百里挑一的天才。他们的问题,出在了“工具”上。
他们就像一群掌握了最先进建筑理论的建筑师,却被要求用石斧和木锤,去建造一座摩天大楼。
他们要设计的“争气芯”,是一颗运算速度要求高达100ips(每秒百万条指令)的复杂芯片。这意味着,要在指甲盖大小的硅片上,集成数万个,甚至更多的晶体管。
这数万个“零件”的布局、布线、时序、功耗构成了一个拥有无穷变量的、极其复杂的方程组。
在后世,解决这个方程组的工具,叫做eda(电子设计自动化)软件。
它能将设计师从这些繁琐的、重复性的劳动中解放出来,用强大的算力,在几分钟内就完成布局、布线、仿真和验证。
项目启动已经快一个月了,但整个芯片的设计进度,还停留在最初的几个核心功能模块上,而且因为手工绘制和计算带来的错误,不得不反复推倒重来。
照这个速度下去,别说赶上年底的华北军演,就算再给他们三年、五年,也未必能拿出一颗合格的、能够稳定运行的芯片。
理论的灯塔无比明亮,但通往灯塔的道路,却是一片由无数个细小、繁琐、却又致命的陷阱所构成的泥潭。
整个“女娲之脑”项目组,正深陷其中,步履维艰。
深夜,十一点。
姜晨办公室的灯还亮着。他正在处理一份关于“玄武”坦克动力系统攻关的技术报告。
一阵急促的敲门声响起。
姜晨放下手中的笔,揉了揉眉心。
他不用猜也知道是谁。
这段时间,几乎每隔几天,王老或者林浩就会在深夜里来找他,脸上带着和姜晨同样的疲惫,只不过还多了困惑。
这已经成了一种规律。
姜晨感觉自己像一个在前面开路的拓荒者,他用系统里兑换出的先进理论和技术,为身后的团队斩开了一条通往未来的、前所未有的道路。
这条路在最初看起来宽阔而平坦,让所有人都为之振奋,以为可以一路狂奔。
但他们很快就会发现,这条路上布满了各种看不见的、由薄弱的工业基础和落后的配套工具所形成的“坑”。每当团队走到一个“坑”前,就会立刻陷入停滞,束手无策。
很多时候,大家一旦离开了他这个“拓荒者”的指引,就连一小步都迈不出去。
这种感觉,让姜晨感到有些无奈。
单纯的技术输入是远远不够的,要真正让这个国家的工业体系强大起来,就必须将这些“坑”一个个地填平,建立起一整套属于自己的、完整的工具链和方法论。
但具体需要些什么,还得真正遇到的时候再去解决。
他喊了一声“请进”。
门被推开,果然是王老。他拖着疲惫的身体,走了进来。
显而易见,这是王老又来求救了。
“王老,您怎么来了?快请坐。”姜晨连忙上前扶住他,将他引到沙发上坐下,并给他倒了一杯热茶。
王老没有喝茶,他只是将茶杯捧在手里,感受着那一点点微弱的温暖。他沉默了许久,似乎在组织着语言,又似乎是不知道该如何开口。
“小姜啊”最终,他长长地叹了一口气,声音沙哑而干涩,“我我又来向你求助了。”
姜晨的心里“咯噔”一下。虽然早有预料,但看到王老这样的人物,在深夜里亲自找上门来,用“求助”这样的字眼,他知道,问题一定已经严重到了极点。
“王老,您说,到底出什么事了?”
“是‘女娲之脑’。”王老抬起头,浑浊的眼睛里,充满了无力和挫败感,“我们我们可能要失败了。”
“失败?”姜晨皱起了眉头,“是risc架构的理论有问题吗?”
“不,理论没有问题。”王老摇了摇头,“你给我们的那套理论,是完美的,是超越时代的!问题不在理论,在我们自己,在我们的方法,我们的工具!”
接下来的半个小时里,王老将“女娲之脑”项目组所面临的困境,原原本本地向姜晨倾诉了一遍。他描述了工程师们是如何趴在图纸上,用铅笔和尺子,一笔一划地去绘制那数万个晶体管;描述了他们是如何用算盘和纸带,去进行那如同大海捞针般的逻辑验证;描述了整个项目是如何因为效率低下和错误频出,而陷入停滞的。
他的语气中,充满了对现实的无奈和对未来的焦虑。
“小姜,你知道吗?我感觉我们就像一群拿着石器时代的工具,却妄图去雕刻一件传世玉器的原始人。我们知道玉是好玉,也知道该把它雕成什么样子,但我们的工具,根本无法在那坚硬的玉石上,刻下哪怕一道最纤细的痕迹。”
“我们有了一流的建筑师,也有了宏伟的蓝图。”王老看着姜晨,眼中第一次流露出了一种近乎绝望的情绪,“但是,我们没有图纸,没有起重机,没有脚手架!我们只有一双手和一堆泥土!小姜,这样下去,我们造不出摩天大楼的!”
“照这个进度,别说赶上年底的华北军演,再给我们三年,不,五年!我们也拿不出一颗合格的、能用的‘争气芯’!这个项目,从一开始,可能就是个错误”
姜晨静静地听着,没有插话。
他能感受到王老言语中那份沉甸甸的压力和挫败感。他知道,这不是王老一个人的感受,而是整个龙国微电子领域几代人共同的困境。
他们不缺智慧,不缺毅力,更不缺为国奉献的精神。他们缺的,是工具,是积累,是那一整套支撑起现代芯片设计的、看不见的工业软件体系。
而这,恰恰是西方世界对龙国封锁得最严密、最彻底的领域。
看到王老那几近绝望的神情,姜晨知道,不能再等了。
他站起身,走到王老身边,轻轻地拍了拍他的肩膀。
“王老,您先回去好好休息一晚。”他的声音平静,却自信十足,“您说的问题,我都知道了。请您相信我,明天早上,当您再走进设计室的时候,您会看到一套全新的‘脚手架’。”
第二天清晨,当王老拖着疲惫的身体,再次走进“女娲之脑”项目设计室时,立刻被眼前的景象惊呆了。
原本摆满了巨大绘图桌的房间,已经被连夜清空。
取而代之的,是十几台崭新的、被安置在独立隔间里的计算机。这些计算机的显示器,比他们之前用的757计算机配套的黑白显示器要大得多,而且是彩色的。
几名来自凤凰军工厂的技术人员,正在姜晨的指挥下,进行着最后的软件安装和调试。
项目组的其他工程师们,则像一群好奇的孩子,围在隔间外面,对着那些他们从未见过的设备和软件界面,交头接耳,议论纷纷。
“王老,您来了。”姜晨看到王老,笑着迎了上去。
“小姜,这这是怎么回事?”王老指着那些计算机,满脸困惑。
“一点小小的‘工具升级’。”姜晨轻描淡写地说道,“我通过香港的一些特殊渠道,高价采购了一批来自美国硅谷的、最新的电子设计自动化软件。昨晚连夜空运过来的,刚刚安装好。”
这些新玩具自然是姜晨购买的,只不过是从系统当中。
“eda软件?”王老重复着这个陌生的词汇,眼中充满了疑惑。
“您过来看看就知道了。”姜晨将王老引到一台已经安装完毕的计算机前。
王老坐下,看向屏幕。屏幕上,是一个他从未见过的、拥有图形化界面的软件。软件的左边是各种逻辑门和电路元件的图标库,中间是巨大的画布,右边则是各种参数设置窗口。
“这是”
“王老,您还记得我们昨天讨论的那个最复杂的a(算术逻辑单元)模块吗?”姜晨问道。
王老点了点头,那个模块由超过一千个晶体管组成,他们团队花了整整一周的时间,才勉强完成了手工布局,而且其中还有好几个无法解决的布线冲突。
姜晨没有多说,他只是对负责演示的助理工程师点了点头。
那名工程师深吸一口气,开始操作鼠标。他先是从元件库里,像搭积木一样,拖拽出所需的逻辑门,在画布上搭建出整个模块的逻辑结构图。这个过程,只花了几分钟。
然后,他点击了菜单栏上的一个按钮——“自动布局布线”。
奇迹,在这一刻发生了。
只见屏幕上,那数千个代表着晶体管和连接线的元素,开始以一种肉眼可见的速度,飞快地移动、旋转、重组。计算机强大的算力,在瞬间完成了数百万次的排列组合计算,寻找着最优化的布局方案。
仅仅过了不到三十秒,屏幕上的所有元素都停止了移动。一幅布局合理、布线清晰、没有任何冲突的完美电路图,呈现在了王老的面前。
王老彻底惊呆了。他死死地盯着屏幕,嘴巴张得老大,几乎能塞进一个鸡蛋。
一周!他们整个团队,几十个顶尖大脑,耗费了整整一周的时间,不眠不休,才勉强完成的工作。而眼前这个软件,只用了不到三十秒!
“这这不可能”他的声音在颤抖。
“还没完呢。”姜晨微笑着,示意工程师继续。
工程师又点击了另一个按钮——“逻辑仿真与时序分析”。
屏幕上立刻弹出了一个新的窗口,各种波形图和数据表格飞快地滚动。软件正在模拟这块电路在真实运行时的所有状态,并计算出它的最高运行频率和功耗。
一分钟后,一份详尽得令人发指的分析报告,自动生成了。报告不仅指出了电路中存在的几个潜在的时序风险点,甚至还给出了优化建议。
王老再也坐不住了。他猛地站起身,双手扶着桌子。他看着屏幕上那些飞快滚动的、代表着未来的数据流,感觉自己不是在看一个软件,而是在仰望一片全新的、无垠的星空。
他伸出手,颤颤巍巍地握住了那只小小的鼠标。冰冷的塑料外壳,在他手中却仿佛带着滚烫的温度。
他感觉自己触摸到的,不是一个简单的输入设备。
而是一个全新的时代。
设计的壁垒,那道曾经让他们感到绝望的、无法逾越的方程,在这一刻,被来自“未来”的工具,轻描淡写地攻破了。