《台積電:什麼叫我是你的代工廠》第10章 三輪創新(1)

作者:二珂多·11天前

第10章 三輪創新接著,陳遠舟睜開眼,拿起鉛筆,在第一張紙上寫下了幾個字:

“華芯-95A 架構設計方案”

然後他開始畫。

他沒有從零開始設計一顆全新的晶元——那不是他現在的實力能做到的,也不是他現在的資源能支撐的。

他做的事情,是基於8051晶元的現有架構,做三輪改良。

第一輪改良,是針對中斷響應機制。

NEC原版晶元的中斷處理方式是典型的老式8051路線——單級中斷,優先順序固定,響應速度一般。

這在大部分應用場景下是夠用的,但在電網環境惡劣的地區,頻繁的電湧會產生大量雜訊訊號,這些訊號被晶元誤判為有效中斷,導致中斷佇列堵塞。

陳遠舟的改良方案是:在中斷入口處增加一個“去抖濾波器”,本質上是一個極短時間的延遲迴路——當中斷訊號到來時,晶元不會立即響應,而是等待若干個時鐘週期,確認訊號是穩定的。不是雜訊,然後再進入中斷處理流程。

這個延遲極其短暫,對人來說完全感知不到,但對晶元來說,足以過濾掉絕大部分由電網波動引起的虛假中斷。

這個思路並不複雜,但NEC的原版設計中沒有這個模組。前世陳遠舟在十三所的時候曾經做過類似的實驗,驗證了這個方案的可行性,但一直沒有機會在實際產品中應用。

第二輪改良,是針對電源穩定性。

中國農村的電網質量,在九十年代中期只能用“一塌糊塗”來形容。

在那個年代,中國農村的電網質量只能用“一塌糊塗”來形容。

電壓波動範圍經常超過正負百分之二十,雷雨天氣更是動不動就跳閘斷電。

所以直到現在,老一輩人裡面還流傳著一種說法——打雷天或者下雨天,要把電視機。收音機關掉,不然容易被燒壞。

其實後世的電器早就把這些因素考慮進去了,別說打雷下雨,就算是整棟樓被雷劈了,配電箱裡的防雷裝置也會把浪湧過濾掉,裝置根本不會受損。

這個說法,說到底只是一個時代的眼淚。

但在現在,它還不是眼淚,它是實實在在的現實,是千千萬萬臺電器在農村惡劣的電網環境下掙扎求生,而宕機和燒燬,更是每個家庭裡面電器的常態。

因為現在的大部分進口晶元在設計時根本沒有考慮過這種極端工況,它們在歐洲和日本的市場裡,面對的電網波動通常不超過正負百分之十。

於是陳遠舟在晶元的電源引腳附近增加了一個“欠壓保護模組”:當輸入電壓低於某個閾值時,晶元不會立刻宕機或者亂跑,而是會進入一個安全的復位狀態,等待電壓恢復正常後再重新啟動。

這個模組不復雜,只需要多加幾個比較器和參考電壓源,佔用不了多大的晶元面積,但對於在惡劣電網環境下執行的裝置來說,這個功能至關重要。

第三輪改良,是對VCD控制邏輯的針對性整合。

他把VCD機常用的紅外遙控接收。數碼管顯示驅動。伺服電機PW制等功能,直接用硬體邏輯整合到了晶元內部。

這樣一來,整機廠就不再需要額外採購多顆分離元件,一顆晶元就能搞定大部分控制功能。

這不僅降低了整機的物料成本,還提高了可靠性,要知道外圍的焊點少了,減少了脫焊的機率,故障率自然就下降了。

這三輪改良做完以後,這顆晶元已經不是單純的NEC相容品了。它在指令集層面保持了與8051的完全相容,但在可靠性和整合度上,已經超越了原版。

陳遠舟花了整整五天時間,把這三輪改良的方案畫成了詳細的版圖草圖。

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