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学习模拟集成电路的九个阶段

本站为您提供的学习模拟集成电路的九个阶段,一段你刚开始进入这行,对PMOS/NMOS/BJT什么的只不过有个大概的了解,各种器件的特性你也不太清楚,具体设计成什么样的电路你也没什么主意,你的电路图主要看国内杂志上的文章,或者按照教科书上现成的电路,你总觉得他们说得都有道理。

  一段你刚开端进入这行,对PMOS/NMOS/BJT什么的只不过有个大约的了解,各种器材的特性你也不太清楚,具体规划成什么样的电路你也没什么主见,你的电路图主要看国内杂志上的文章,或许依照教科书上现成的电路,你总觉得他们说得都有道理。你做的电路主要是小规模的模块,做点差分运放,或许带隙基准的仿真什么的你就核算着发文章,生怕到时分论文凑不可。总的来说,基本上看见运放仍是发怵。你觉得spice是一个十分难以运用而且乖僻的东西。

  二段你开端知道什么叫电路规划,

  天天捧着本教科书在草稿纸上狂算一气。你也常常开端提起一些技能参数,Vdsat、lamda、early voltage、GWB、ft之类的。总觉得有时分电路和手算得差不多,有时分又觉得不同挺大。你也开端关怀电压,温度和工艺的改变。例如低电压、低功耗体系什么的。或许是超高速高精度的什么东东,时不时也来上两句。你规划电路时开端计划着要去tape out,尽管tape out看起来仍是挺悠远的。这个阶段中,你觉得spice很强壮,但常常会因为AC仿真成果不对而大伤脑筋。

  三段你现已和PVT斗争了一段时刻了,

  但总的来说基本上仍是没有几回成功的规划阅历。你觉得要规划出真实能用的电路真的很难,你急考虑树立自己的决计,可你不知道该怎样办。你开端阅览一些JSSC或许博士论文什么的,可你觉得他们说的是一回事,真实的芯片或许又不是那么回事。你觉得Vdsat什么的目标真实不可准确,仿真器的缺省设置也不可满足你的要求,所以你试着仿真器调整参数,或许试着换一换仿真器,可是可它们给出的成果仍然是有时准有时禁绝。你上论坛,期望得到高手的辅导。可他们也是语焉不详,说得东西有时对有时不对。这个阶段中,你觉得spice尽管很好,可是协助手册写的太不清楚了。

  四段你有过比较严重的流片失利阅历了。

  你知道要做好一个电路,需求精雕细镂,需求战战兢兢的细心检查每一个细节。你发现在规划进程中有许多不曾设想过的问题,想要做好电路需求完好的掌握每一个方面。所以你开端体系地重新学习在大学结业时现已卖掉的讲义。你把能能找到的相关材料都细心的看了一边,期望能从中找到一些更有启发性的主意。你现已清楚地知道了你需求到达的电路目标和功用,你也知道了电路规划实质上是需求做许多合理的折中。可你搞不清这个“合理”是怎样确认的,不同目标之间的折中怎么挑选才好。你觉得要规划出一个恰当的能够正常作业的电路真的太难了,你不信任在这个国际上有人能够做到他们声称的那么好,因为聪明如你都觉得面临如此纷杂的挑选束手无策,他们怎样或许做得到?这个阶段中,你觉得spice功用仍是太有限了,而且常常对着“TIme step too small”的犯错信息发愣,偶然情况下你还会发明出巨大的仿真文件让一切人和电脑溃散。

  五段你觉得许多竞争对手的东西不过如此而已。

  你开端有一套比较了解的规划办法。可是你不知道怎么愈加优化你手头的东西。你现已运用过一些他人编好的脚本语言,但常常碰到许多问题的时分不能想起来用awk或许perl搞定。你开端许多的占用服务器的仿真时刻,你信任经过许多的仿真,你能够清楚地把你规划的模块调整到适宜的姿态。有时分你觉得做电路规划简直是太无聊了,真实不可的话,你在考虑是不是该抛弃了。这个阶段中,你觉得spice好是好,可是比起fast spice系列的仿真器来,仍是差远了;你开端不信任AC仿真,取而代之的是许多的transient仿真。

  六段你开端了解在这个国际中只需最适宜的规划,没有最好的规划。

  你开端有一套真实归于自己的规划办法,你会倾向于某一种或两种仿真东西,并能够娴熟的运用他们点评你的规划。你开端在规划中考虑PVT的改变,你知道一个电路从开端到现在的演化进程,并能够针对不同的使用对他们进行削减。你开端重视功耗和面积,你tape out的芯片开端有一些能够满足产品要求了。可是有时分你仍是不能彻底了解一些杂乱体系的规划办法,而且犯下一些愚笨的过错并导致灾难性成果。你开端阅览 JSSC时不仅仅挑一两片文章看看,或许把JSSC作为厕所读物对你来说是一个不错的挑选。在这个阶段中,你觉得spice是一个很巨大的东西,你知道怎么在spice中对精度和速度做合理的仿真,并随时做出最适宜的挑选。

  七段你开端真实了解模仿电路规划的实质,

  不管关于高精度体系仍是高速度体系都有自己独有的观点和阅历。你能够在体系级对不同的模块目标进行折中以交换最好的功用。你会了解一个潜在的商场并开端自己的产品界说,而且你知道只需办法正确,你规划出的产品会具有很好的竞争力。你能够沉着的从头到脚进行整个电路的功用和目标区分,你了解里边的每一个技能细节和他们的折中会关于你的产品有怎样的影响。你开端重视规划的可靠性。在这个阶段中,你觉得spice是一个很有用的东西,并喜爱上了蒙特卡洛仿真,但你仍是常常诉苦服务器太慢,尽管你常常是在后深夜运转仿真。

  八段这个时分成功的做出一个芯片对你来说是粗茶淡饭

  ,就象一名驾驭内行开车相同,遇到红灯就停、绿灯就行。一个产品的规划关于你来说简直都是无意识的。你不需求再对着仿真成果不断的调整参数和优化,更多时分之需求很少数的仿真就能够完毕一个模块的规划了。你能够清楚地感觉到某一个目标的电路模块在技能上是或许的仍是不或许的。你彻底不必关怀具体模块的噪声系数或许信噪比或许失真度。你只需求知道它是能够被规划出来就能够了,更具体的技能目标对你来说毫无意义。你开端觉得JSSC上的东西其实都是在凑数,有时分认为 JSSC即便作为厕纸也不合格(太薄太脆)。你觉得spice偶然用用挺好的,可是真实是不可靠,许多的时分看看作业点就差不多够了。

  九段这时分的你对许多电路现已料如指掌,

  你能够提早预知许多技能下一轮的发展方向。一年你只跑上几回仿真,也或许一仿真便是几年。你很少有画电路图的时分,大都时刻你在打高尔夫或是在太平洋的某个小岛垂钓。除了偶然在ISSCC上凑凑热烈,你从不好他人说起电路方面的事,因为你知道没人能了解。从复旦攻读微电子专业模仿芯片规划方向研讨生开端到现在五年作业阅历,现已整整八年了,其间聆听过许多国内外专家的点拨。最近,应朋友之邀,写一点心得体会和咱们同享。我记住本科刚结业时,因为自己计划研讨传感器的,后来一差二错进了复旦逸夫楼专用集成电路与体系国家重点实验室做研讨生。现在想来这个实验室姓名大有深意,仅仅其时惘然。电路和体系,看上去是两个概念, 两个层次。

  我同学有读电子学与信息体系方向研讨生的,那时分知道他们是“体系”的, 而咱们呢,是做模仿“电路”规划的,天然要倾向电路。而模仿芯片规划初学者对奇思淫巧的电路总是很崇拜,尤其是这个范畴的最威望的杂志JSSC (IEEE Journal of solid state circuits), 曾经十分喜爱看, 其时立志看完近二十年的文章,打通奇经八脉,总是神往啥时分咱也灌水一篇,那时分国内在此杂志发的文章百里挑一, 便是在国外读博士,能够在上面发一篇也属优异了。读研时,我导师是郑增钰教授,李联教师其时现已退休,逸夫楼约请李教师每个礼拜过来辅导。郑教师治学谨慎,巾帼须眉。李教师在模仿电路方面归于国内前驱人物,现在在许多公司被延聘为专家或参谋。 李教师在87年写的一本(运算放大器规划);即便现在看来也是经典之作。李教师和郑教师是同班同学,所以很要好,我天然相关于我同学能够幸运地得到李教师的点拨。李教师和郑教师给我的培育计划是:先从运算放大器学起。所以我记住我刚开端从小电流源开端规划。那时分感觉规划便是靠仿真调整参数。可是我却永久记住了李教师苦口婆心的话:运放是根底,运放规划弄好了,其他的也就简单了。

  其时不大了解,我同学的课题都是AD/DA,锁相环等“高端”的东东,而李教师和郑教师却要我做“原始”的模块,我仅有的在(固体电子学) (国内的废物杂志)发过的一篇论文便是轨到轨(rail-to-rail)放大器。 做的进程中很抑郁,十分仰慕我同学的项目,可是感觉李教师和郑教师讲的总有他们道理,所以我就专门看JSSC运放方面的文章,基本上近20多年的全看了。其时认为很懂这个了,后来作业后才发现其实还没懂。所谓懂,是要真实融会贯通,不然塞在脑袋里的常识再多,也是死的。可是运算放大器是模仿电路的柱石,只需根基厚实方能枝繁叶茂,两位教师的良苦用心作业今后才了解。

  总的来说,在复旦,我感受最深的便是郑教师的谨慎治学之风和李教师的这句话。硕士结业,去找作业,其时有几个offer。 我师兄孙立平, 李教师的关门弟子,引荐我去新涛科技,他说里边有个常仲元,鲁汶天主教大学博士,很厉害。我遵从师兄主张就去了。新涛其时现已被IDT以8500万美金收买了,成为国内榜首家成功的芯片公司。面试我的是公司创始人之一的总经理Howard. C. Yang(杨崇和)。 Howard是Oregon StateUniversity 的博士,锁相环专家。面试时他其时要我画了一个两级放大器带Miller补偿的, 我很娴熟。他说你面有个零点,我很古怪,从没听过,云里雾里,后来才知道这个是Howard在国际上首要提出来的, 等效模型中有个电阻,他自己命名为杨氏电阻。 其时出于礼貌,不断允许。不过他们仍是很满足,横竖就这样进去了。我呢,面试的专一的惋惜是没见到常仲元, 大约他出差了。进入新涛后,下了决计预备术业有专攻。

  因为本科和研讨生时喜爱物理,数学和哲学,花了些精力在这些上面。作业后就得真刀真枪的干了。每天上班仿真之余和下班后,就狂看英文原版书。榜首本便是现在盛行的Razavi的那本书。读了三遍。感觉大有收成。那时分在新涛,初生牛犊不怕虎,应该来说,我仍是做得很超卓的,因而得到常总的欣赏,被他点评为公司内最有potenTIal的人。

  偶然常总会过来点拨一把,他人很仰慕。其实我就记住了常总有次聊地利给我讲的心得, 他粗心是说做模仿电路规划有三个境地:榜首是会手算,意思是说pensile-to-paper, 电路其实应该手算的,仿真仅仅证明手算的成果。第二是,算后要考虑,把电路变成一个直观的东西。 第三便是发明电路。 我大体上依照这三部曲进行的。Razavi的那本书后面的习题我细心算了。公司的项目中,我也力求首要以手算为主, 放大器的那些参数,都是首要核算再和仿真成果比照。

  一朝一夕,我手核算的才能大大提高,一些小信号剖析核算,感觉十分随手。这儿讲一个小插曲,有一次在一个项目中,一个维护回路AC仿真总不稳定, 调来调去,总不可,这儿加电容,那儿加电阻,试了几下都不可,就找常总了。因为这个回路很大,所以感觉是瞎子摸象。常总一过来三下五除二就摆平了, 他细心看了,然后就导出一个公式,找出了主极点和带宽表达式。经过这件事,我对常总佩服得五体投地, 一同也知道直观的威力。所今后来看书时,都会细心推导书中的公式,然后再直观考虑信号流, 不直观不干休。一年多下来, 对放大器总算能够透彻了解了,感觉学通了, 通之后发现一通百通。

  终究总结:放大器有两个难点,一个是频率响应,一个是反应。其实所谓电路直观,便是用从反应的视点来考虑电路。每次剖析了一些书上或许JSSC上的“奇怪”电路后,都会感叹:反应呀,反应!然后把剖析的心得写在paper上面。学通一个范畴后再学其他相关范畴会有某种“加快”效果。 常总的方法是每次做一个新项目时,让下面人先研讨研讨。我在脱离新涛前,做了一个锁相环。 我曾经没做过,然后就把我同学的硕士论文,以及书和许多paper弄来研讨,研讨了一个半月,常总过来问我:锁相环的3dB带宽弄懂了吧? 我笑答:早就弄懂了。我强壮的运放的频率响应常识用在锁相环上,小菜了。我这时现已去研讨深邃的相位噪声和jitter了。之后不久,一份30多页的英文研讨陈述发出来,常总大加欣赏!。

  后来在COMMIT时,有个项目是修正一个RF Transceiver芯片, 使之从WCDMA到TD-SCDMA。里边有个基带模仿滤波器。我曾经从没触摸过滤波器,就花了两个月时刻,看了三本英文原版书,榜首本有900多页,和N多paper, 一会儿对整个滤波器范畴,开关电容的,GmC的,AcTIve RC的都懂了。提出修正计划时, 因为我运放根基厚实,看文章时关于滤波器信号流很简单懂,所以很短时刻就能一个人提出芯片电路原理剖析和修正计划。终究陈述写出来(也是我的又一个得意之作),送给TI. TI那儿对这边一会儿肃然起敬,Conference call时, 他们首要说这份陈述是“Great job!”,我英文没听懂,Julian对我夸张拇指,说“他们对你点评很高呢”。后往来不断Dallas, TI那儿对咱们很敬重, 我做陈述时,许多人来听。

  总归,现在知道,凡作业,根底很重要,根底厚实学其他的很简单切入, 而且越学越快。我是02年 11月去的COMMIT,其时面试我的也是我现在公司老板Julian。 Julian问我:你觉得SOC (system on chip)规划的环节在哪儿? 我说:应该是模仿电路吧,这个比较难一些。Julian说错了,是体系。我其时很不认为然, 觉得模仿电路工程师应该花精力在剖析和规划电路上。 Julian后来自己run了现在这公司On-Bright,把我也带来, 一同也从TI拉了两个,有一个是方博士。我呢,给Julian引荐了朱博士。这一两年,我和朱博士对方博士佩服得五体投地。方博士是TI华人里边的尖端高手, 做产品才能超强。On-Bright现在做电源芯片,我和朱博士做了近两年,知道了体系的重要性。芯片规划终究必定要走向体系, 这个是芯片规划的第四重境地。

  电路好像砖瓦,体系好像大厦。芯片规划工程师必定要从体系视点考虑问题,不然便是只见树木,不见森林。电源芯片中,放大器,比较器都是最最一般的, 其难点在于对体系的透彻了解。在On-Bright,我真实才智了做产品,从界说到规划,再到debug, 芯片测验和体系测验,终究到RTP(release to production)。 Julian把TI的先进产品开发流程和项目管理方法引进On-Bright,我和朱博士算是大开眼界,也知道了做产品的艰苦。产品和学术是两片六合,学术能够天马行空,做出一个样品就OK了。

  产品开发是一个体系工程,牵涉到方方面面的作业,N多的人一同协作,终究才能使产品成功推向商场。芯片范畴,我曾经十分崇拜学术界牛人, 现在发现工业界水平仍是较学术界抢先, 朱博士说他曾经在瑞士理工黄秋亭(IEEE的闻名Fellow)那儿做过半年研讨, 其时很崇拜黄,现在发现方博士水平更高。所以就像(天龙八部)中,一个无名扫地老僧是尖端高手。但不管工业界仍是学术界,这四重境地却是一起的, 每个模仿芯片规划者都应该一步一步兢兢业业,逐次跨过这四重境地。

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