笔趣阁

第515章 专芯专用（第4页）

“输入目标位置，来自偏差计算芯片，加当前位置，来自光栅尺反馈，输出压电陶瓷驱动电压。内部架构是一个pid控制器的硬件实现。”

他在黑板上写了pid的标准公式：ut=kp·et+ki·setdt+kd·detdt。

“比例项、积分项、微分项，每一项都需要乘法器。硬件实现用乘乘法器，可以串行实现以节省面积，也可以并行实现以追求度。”

他在纸上估算了一下面积。

“约到个门，是这几块芯片中最复杂的。面积可能到o到o平方毫米。”

o平方毫米，将近厘米乘o厘米。在五微米工艺下，这已经是非常大的芯片了。吕辰在心里盘算了一下，没有立刻表态。

陈教授继续往下讲。

“另外还需要插补器。x轴和y轴需要协同运动，不能一个动一个不动。需要一个小型rdic或者简单的逐点比较法插补器。”

他在图上又加了一个方框。

“再加上一个声焊接控制芯片，控制键合头的声振动、压力、时间。”

他翻开第六张图。

“输入焊接指令，来自总控状态机，加压力传感器反馈，输出声生器使能信号、压力调节信号、时间计数器。内部架构相对简单，主要是一个精密定时器加状态机。压力控制可以用一个简单的比较器，压力传感器反馈与设定值比较，高了减压，低了加压。”

他估算了一下：“约ooo个门。”

最后，他翻开第七张图。

“总控状态机，系统的‘大脑’。”

他在图上画了一个圆形的状态转移图。

“用标准单元搭一个有限状态机，控制整个键合流程。”

他在状态转移图上标出了每一个状态：空闲→移动到焊盘→对准→键合→移动到焊盘→对准→键合→……→完成。

本小章还未完，请点击下一页继续阅读后面精彩内容！

“状态不多，十几个。用标准单元库里的触器搭就可以，不需要单独的芯片。”

讲完算法设计，陈教授把七张图摊在桌上，排成一排。

从左到右，图像采集、预处理、特征提取、位置计算、运动控制、声焊接——六个方框，箭头从左往右，整整齐齐。

“整体架构是一个四级的流水线专用处理器。每一级由一块专用芯片实现，数据在芯片之间直接传递，没有中间存储，没有数据搬移，没有微程序解释执行的开销。”

会议室里安静了几秒。

吕辰盯着那些图纸，脑子里飞快地转着。

图像预处理芯片，约ooo个门。焊盘特征提取芯片，约ooo到个门。位置偏差计算芯片，约ooo个门。运动控制芯片，约到个门。声焊接控制芯片，约ooo个门。加起来，三万到四万个门。

在五微米工艺下，每平方毫米大约能集成oo到oo个门。

四万个门，挑战不小！

吕辰端起搪瓷缸子想喝水，现水已经凉了。

他把缸子放下，开口说：“陈教授，这个架构，可行。”

陈教授看着他，没有说话，等着他往下说。

“功能划分清晰，每块芯片只做一件事，专芯专用。最复杂的运动控制芯片约两万门，在五微米工艺下面积约o平方毫米，虽然已经接近工艺的极限，但这是专用芯片，可以挑战一下。”

他顿了顿，又说：“但我有几个问题。”

“你说。”

“第一，行缓存的面积。您刚才说每行个像素，每个位，两行就是o位。这是寄存器，不是存储芯片。o位寄存器，面积不小。能不能用存储芯片来做行缓存？”

陈教授想了想：“可以。但存储芯片的读写时序和寄存器不一样，需要加控制逻辑。不过面积能省不少。这是一个好建议，回头细化的时候可以优化。”

吕辰点了点头，继续问。

“第二，连通域标记的优先级编码器。个并行比较，一个时钟周期出结果，这个逻辑的扇入扇出会不会太大？时序能收住吗？”

陈教授拿起铅笔，在纸上画了一个树状结构图。

“用二叉树结构。第一级个比较器，第二级个，第三级个，依此类推。七级就能出结果。每一级的扇入扇出控制在以内，时序没问题。”

吕辰看着那个树状图，心里踏实了。

“第三，运动控制芯片的pid算法。kp、ki、kd三个系数，是固定的还是可调的？”

“可调的。”陈教授说，“不同型号的压电陶瓷微动台，响应特性不一样。系数存在寄存器里，出厂时校准。甚至可以在键合过程中动态调整，适应不同工况。”