FPGA设计中遇到的奇葩问题之“芯片也要看出身”（三）

                                                                                       众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在，灯火阑珊处

 

工程师都知道，寻找好板和坏板之间的“差异”是定位问题的利器之一啊。因此当时虽然没有欣喜若狂，但是也隐隐看到了一丝曙光。

我冲出实验室，一溜小跑去了焊板实验室。找到了焊板的同事，让他现场给我焊两块单板，一块必须用产自大马的FPGA，一块必须用产自*的FPGA。那个老兄很奇怪的看了我一眼，然后又一眼。后来我才想明白估计我是第一个在乎芯片产地的怪咖。

我就站在他旁边，看着他工作，觉得时间过得奇慢无比。拿到了焊好的两块板子，又以百米冲刺的速度杀回实验室，隐隐约约听到有同事在抱怨：发哪门子神经，刮这么大的风。我以迅雷不及掩耳盗铃之势，先把*板子安装好，上电启动、加载、运行，果然是好的；拆掉*，换上大马板子，上电启动、加载、运行，果然出误码了。问题确诊了！为了保险起见，我从坏板和好板堆里各取了两块单板进行了验证，现象是一致的。

此时距离下班也就十几分钟了，我赶紧去了老大的工位，强压着鸡冻滴小心情，向老大汇报：“老大，告诉生产那边，发货只能用产自*的芯片，马来西亚的坚决不能用。我怀疑产自马来西亚的芯片的容差小，产自*的芯片的容差比较大。而设计本身肯定存在时序打擦边球的情况，导致使用产自马来西亚芯片的单板会出误码，而使用产自*的芯片则没有问题。到底是哪里的时序存在擦边球的隐患，我还需要进一步熟悉代码，寻找之而修改之而长治久安也”。老大难得的露出了笑容：“嗯，不错不错！这两周辛苦了，回去好好休息，下周全力解决问题。啊，对了，你该刮胡子了。”

周末跟老婆（那时候还是女朋友）去搓了一顿大餐，逛街，看电影，累得半死，但是心情那是相当的愉快。

我从实验室回到了工位，在感受人间烟火气的同时，全力看代码。认真的看了一整天之后，我发现前同事对于“同步”、“组合逻辑嵌套层次不能过多”等设计原则完全不care，隐患到处都是，要想彻底的解决这些隐患，只有一个办法：推倒重来。我去找老大说明了想法，老大说：“要不要这么夸张？劳资派你去解决问题，你解决问题就是了，搞这么大工程出来，有必要么？”我说：“老大，我以一个工程师滴半生清誉担保：如果不推倒重来，问题根本不能彻底解决。”老大无奈的挥了挥手，说话的同时目露凶光兼咬牙切齿：“是否推倒你来定。但素，市场那边给出的预测是最多三个月内，这块单板就会迎来发货高峰，到那时无论如何也要保证FPGA不出任何问题。你有信心滴干活？”“饿夫考斯啊老大，没有金刚钻，不揽瓷器活啊”，我心说：“你要是答应给我加五百块工资，没准儿我敢承诺一半的时间就给你搞出来”。

结果不到三个月，我的全套重写的代码就完成了，编译、加载、测试：不论是产自*的芯片还是马来西亚的芯片，完全没问题。老大不放心，特地多找了几块焊着马来西亚芯片的板子一遍又一遍的测试，结果仍然是no problem at all。

老大笑靥如花（港版那个），眼睛眯成了一条缝儿：“小样儿，行啊！”我只顾嘿嘿傻笑，结果忘了趁热打铁跟老大提加薪。曾经有一个机会摆在我面前，我没有珍惜。如果有重来一次的机会，我特么会加一个十万光年的期限。

过了没多久，Xilinx公司也发来了报告：由于马来工厂的某个车间顶部一个窗户没关严，导致车间纯净度不够，所以那段时间生产的芯片尽管各项指标都在合格范围内，但是都在边缘，从而容差能力都比较低。公司已经发现并做了相应处理，之后生产的芯片从一致性方面跟*产的芯片没有区别了。

Well，这就是我从业生涯中碰到的“芯片也要看出身”的“灵异”事件。给我的印象是如此之深，18年后我仍然记得清清楚楚。问题解决是在2000年的9月份，第二年，我惨遭表扬，获得了某公司的最高荣誉：XXXX奖。

 

后记：

1、 真实问题定位的过程很痛苦，也比文中描述的要复杂，因为那批单板使用的FPGA芯片还有另外一个产地：韩国。在定位问题的过程中，*和韩国的芯片加载原同事的设计都没有问题，马来产的就不行。于是比对、比对、再比对，最终确定了问题出在马来产的芯片上。

2、 我重写后的设计完全不区分芯片的产地。采用原同事设计、已经发货的那批单板，使用产自*、韩国的芯片而暂时没出问题的，总量大概几千块吧，这些单板在条件发生变化时（比如温度变化、电压变化），出误码是必然的。好在那时候运营商对国产厂家都比较宽容，用服的同事找了各种机会，神不知鬼不觉的对这些单板上的FPGA重新加载了新版本，彻底消除了隐患。

3、 9000多行代码，我用了大概70个工作日进行了重写，计算开发效率，大约是130行/人天。实际上，我做过个人职业生涯的不完全统计：使用HDL开发FPGA，从全流程的角度来计算（从需求分析到最终发布），效率不会超过20行/人天，跟软件开发效率大致类似。当然，随着新的设计语言以及工具等方面的进步，开发效率会逐步提升是毫无疑问的。

4、 文档真的很重要、很重要、很重要。很多人会说：整个设计（模块）我闭着眼睛都能知道哪行代码是干嘛的，文档意义不大。但素，人的记忆是会衰退的。如果设计天衣无缝、没有任何问题，在整个生命周期里没有任何升级或者功能变动，那么文档也许没那么重要。但素，大家想一想，对于FPGA来说，上述条件全部满足的概率是不是和行星撞地球差不多？我几乎重写了整个设计文档，基本能保证文档描述的是西施，而设计至少是凤姐。