半导体行业(微电子/IC设计)职业指导(转)(上)

songbo   2008-7-30 11:08 楼主
为这个行业即将毕业的同学们写的一些个人简单的想法。

     1、现在是很好的年代(过去的5年和未来的5年)

     我们很幸运,在现在这个年代在这个专业方向开始自己的职业生涯。从过去的20年到未来的20年中,在微电子产业方向现在这个年代肯定是最好的黄金时代。尤其是在中国,我们现在几乎拥有这个行业所需要的一切要素,而且正在飞快的发展。

技术方面,5年前,我们所接触和了解的技术远远落后于整个产业的水平。设计工艺差距,EDA软件的差距,教科书差距,国内整体技术水平差距,等等。现在这些差距正在逐渐缩小,很多方面基本上已经消失。例如eda软件,拜托网络和linux所赐,普通的国内用户可以用到最新的eda软件和设计流程。未来的一段时间内,国内整体设计水平会进一步的提升,进一步的减少技术方面的差距。

     市场方面,过去5年中,全球电子产业的加工中心加速向国内转移,国内消费电子市场逐渐崛起。由于和市场天然的贴近,国内芯片设计产业在市场方面有天然的优势。过去两年内,珠海炬力和北京中星微成功。

资金和产业环境方面,微电子产业方面的投资从2004年开始一直处于国内VC投资项目前3名。国内企业有着天然的成本优势,因此在产业的竞争中有很强的优势。过去几年中很多国外企业在国内成立设计中心,而且这方面趋势随着国内整体技术和产业链的完整会越来越明显。产业环境方面,国内基本上已经有非常完善的产业链。从foundry到封装,测试,失效分析,整个链条已经非常完善。未来几年,国内必将涌现出一批高水平的设计公司。

     客观上来看,国内微电子产业发展所必需的客观条件已经基本具备,我们现在正处在产业高速发展的初期。正好现在,正好这个专业方向是我们的黄金时代。

     2、自我的修炼(仅强调技术方面)
     以我自己的经验,在这个不错的大环境中,在投身于这个产业前我们所需要的个人积累和修炼大致看起来,需要下面几个方面:

     知识储备

知识储备,这方面首先是基本的基础专业知识。例如对于很多的具体工作方向,象信号与系统,数字信号处理,微电子工艺基础,基本的模拟/数字电子线路,这方面的知识是不可缺乏的,无论是从事数字或者是模拟方面工作。另外,对于不同的专业方向,也需要更为深入和广泛的不同方向范围内的知识储备。

例如对于一个优秀的CMOS模拟芯片设计工程师,除了需要知道几乎所有的基本模拟电路的工作原理和原型电路实现外,对于功率和高频电路的熟悉与了解,对于数字电路构成模块的熟悉和了解,对于通信系统熟悉和了解,对数字系统的熟悉和了解都不会是无用的。跨学科的知识会很大程度上增强一个工程师了解和解决问题的能力。尤其是在现在,CMOS技术主导了现在消费电子芯片设计领域,CMOS非常有优势的一个方向就是数字处理。那么在系统中合适的采用数字处理可以增强性能和减小代价。

在自己的专业方向,对相关模块和结构相关知识的积累是很重要的。这方面的积累就我个人的感觉就和背单词一样。我们设计的电路中,极少情况下才会用到原创的东西。和天下文章一大抄一样,天下芯片也是一样的。这样,在合适的时候选取合适的电路结构,并进行正确的裁减,就是我们大多数情况下需要做的事情。和写文章一样,只有自己拥有了大量的词汇量,那么才能在需要用到的时候挑选出最合适的那个。巧媳妇难为无米之炊,首先把材料备齐了,一桌盛宴才可能开始动工。

很多时候,对应于一个特定的功能模块,选取正确的电路结构折中是一条非常艰难并且充满风险的道路。需要强调的一点就是和很多人的看法不一样,芯片设计里面永远没有最好的电路,只有最合适的电路,合适就是恰如其分的满足设计个方面要求。包括性能(设计性能包括典型指标,噪声,功耗,电源工作范围,PSSR,温度范围,ESD等等),面积,良品率等,还包括设计风险,设计代价(时间,金钱,对其他模块性能指标的依赖性),可测试性,封装要求等等各个方面。在得到一个合适的设计的过程中,设计者的直觉将会起到非常重要的作用,一个优秀的设计工程师的直觉可以很大的加快设计速度,迅速得到合理的设计折中。

     那么为了培养出良好的直觉,是需要长时间的付出艰苦的努力才能得逐渐得到的。主要需要在如下几个方面努力:

首先,深入的学习基础构成模块。深刻的理解一个模块,广泛了解不同的实现方法和取舍手段并比较差异,明白差异在不同系统中的折中。深刻理解,例如对于一个2级miller补偿的运放,那么需要从各个方面的折中来分析,例如每个晶体管对系统个方面性能的影响,包括功耗,增益,增益带宽积,压摆率,输出阻抗,噪声,面积,电源性能(过高和过低),PSRR,直流漂移,等等。首先是分析(仿真/手工计算)。然后再回头考虑对每个性能的调节如何通过修改电路来进行。这样才会真正的明白这个电路,下次用到时就可以信手拈来。这样学习的电路多了后,自然就会积累出足够的对电路模块直觉。对于数字方面也是一样,首先是基础实现模块,然后是协议和算法。我们分析的功能模块多了,明白各种协议自身的取舍原则和结果,自然下次碰到类似问题就胸有成竹。这样的学习开始困难,到后来,可能只需要花点时间看一看想一想,就能够明白电路背后的精义,和背单词很象。刚开始是单词本上的单词才背一背,再后来就是背词典,再往后就是所有不认得的都要背一背。

其次是广泛的了解相关的知识和系统。相关的资料大概都需要看一看,可以看看摘要,甚至也可以只记个名字,这样以后忽悠人的时候也会多一些谈资么。多了解这个方向的研究历史,现状和发展方向,以及这个方向在不同系统中的应用前景和特点。对于某一个具体的专业方向,我觉得了解过去10年20年中人们是如何研究和了解这个咚咚,现在的发展方向,和未来的应用前景方面是需要花费一些功夫的。和Google和图书馆可以找到很多这方面的资料。大量的阅读可以建立一个对整个方向的宏观概念,对于自己以后深入研究和了解某个专门方向会很有帮助。例如我们研究 Delta SigmaADC,那么在了解基本的原理后,需要知道过去的时间中大家都在这个方向做了些什么,从80年代就已经成熟得到广泛应用的2级单bit,到现在多种多样的,高精度,高速,低电压,低功耗,包括passive的,多bit,连续系统,每一种子方向的发展都有其自身的驱动力,选择与自己相关的几个子方向进行详细了解,明白他们的应用背景和功能/性能限制是很必要的。

然后我们再回头从系统方面看看对电路和功能模块的折中。一个芯片的设计过程是反复的迭代的过程。无论是数字还是模拟,大致上都差不多。首先我们要从系统指标给出对各个模块的设计限制。很多情况下,系统指标本身就是不合理的。因为考虑到成本,性能,项目进度等各个方面来得到一个合理的系统指标分化,是需要很长时间的反复试验才可能的。那么从电路模块方面来讲,了解设计限制和系统整体指标以及和外围模块指标的关系,对于优化电路模块和系统性能是很有好处的。例如在射频接收机中的中频AGC和filter部分,噪声/增益/功耗/等各项指标会紧密地影响到后段的ADC(如果有ADC)和前面的混频器。那么当了解从系统外围指标到这几个电路模块的指标分划过程,以及这几个模块指标之间的依存关系,无论对于设计整个接收机系统,还是设计仅仅是filter中的一个运放,都是很有好处的。

通过平时在这几个方面的知识积累,我想应该是可以逐渐获得不错的设计直觉的。这里面很重要的一个就是兴趣,或者是其他的动机也可以(例如挣钱,甚至报仇,或者为了自由...),总之是需要强烈而持久的动机,因为这些过程虽然偶尔会有一些有趣的地方,但总体而言是是枯燥而且少有陪伴的。这样的知识积累和储备的过程是一种自我的修炼。这样的修炼会持续一个IC工程师的整个职业生涯,因为你先前所积累的知识会不断的被更新和替换。

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