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一位牛人對模電的理解

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無意中看到這個文章,雖然自己也搞了4年模電了,但后看完之后發現自己原來根本就沒有入門阿!現發上來和大家共享! ·············

 

復旦攻讀微電子專業模擬芯片設計方向研究生開始到現在五年工作經驗,已經整整八年了,其間聆聽過很多國內外專家的指點。最近,應朋友之邀,寫一點心得體會和大家共享。

 

我記得本科剛畢業時,由于本人打算研究傳感器的,后來陰差陽錯進了復旦逸夫樓專用集成電路與系統國家重點實驗室做研究生?,F在想來這個實驗室名字大有深意,只是當時惘然。電路和系統,看上去是兩個概念,兩個層次。 我同學有讀電子學與信息系統方向研究生的,那時候知道他們是系統的, 而我們呢,是做模擬電路設計的,自然要偏向電路。而模擬芯片設計初學者對奇思淫巧的電路總是很崇拜,尤其是這個領域的最權威的雜志JSSC IEEE Journal of solid state circuits), 以前非常喜歡看,當時立志看完近二十年的文章,打通奇經八脈,總是憧憬啥時候咱也灌水一篇, 那時候國內在此雜志發的文章鳳毛麟角, 就是在國外讀博士,能夠在上面發一篇也屬優秀了。

讀研時,我導師是鄭增鈺教授,李聯老師當時已經退休,逸夫樓邀請老師每個禮拜過來指導。老師治學嚴謹,女中豪杰。老師在模擬電路方面屬于國內先驅人物,現在在很多公司被聘請為專家或顧問。 老師在87年寫的一本(運算放大器設計);即使現在看來也是經典之作。師和鄭老師是同班同學,所以很要好,我自然相對于我同學能夠幸運地得到老師的指點。

師和鄭老師給我的培養方案是:先從運算放大器學起。所以我記得我剛開始從小電流源開始設計。那時候感覺設計就是靠仿真調整參數。但是我卻永遠記住了老師語重心長的話:運放是基礎,運放設計弄好了,其他的也就容易了。當時不大理解,我同學的課題都是AD/DA,鎖相環等高端的東東,而師和鄭老師卻要我做原始的模塊,我僅有的在(固體電子學(國內的垃圾雜志)發過的一篇論文就是軌到軌(rail-to-rail)放大器。 做的過程中很郁悶,非常羨慕我同學的項目,但是感覺師和鄭老師講的總有他們道理,所以我就專門看JSSC運放方面的文章,基本上近20多年的全看了。當時以為很懂這個了,后來工作后才發現其實還沒懂。 所謂懂,是要真正融會貫通,否則塞在腦袋里的知識再多,也是死的。但是運算放大器是模擬電路的基石,只有根基扎實方能枝繁葉茂,兩位老師的良苦用心工作以后才明白。

 

總的來說,在復旦,我感觸最深的就是老師的嚴謹治學之風和李老師的這句話。

碩士畢業,去找工作,當時有幾個offer。我師兄孫立平, 老師的關門弟子,推薦我去新濤科技,他說里面有個常仲元,魯汶天主教大學博士,很厲害。我聽從師兄建議就去了。新濤當時已經被IDT8500萬美金收購了,成為國內第一家成功的芯片公司。面試我的是公司創始人之一的總經理Howard. C. Yang(楊崇和)。 HowardOregon State University 的博士,鎖相環專家。面試時他當時要我畫了一個兩級放大器帶Miller補償的,我很熟練。他說你面有個零點,我很奇怪,從沒聽過,云里霧里,后來才知道這個是Howard在國際上首先提出來的, 等效模型中有個電阻,他自己命名為楊氏電阻。當時出于禮貌,不斷點頭。不過他們還是很滿意,反正就這樣進去了。我呢,面試的惟一的遺憾是沒見到常仲元, 大概他出差了。 進入新濤后,下了決心準備術業有專攻。因為本科和研究生時喜歡物理,數學和哲學,花了些精力在這些上面。工作后就得真刀真槍的干了。每天上班仿真之余和下班后,就狂看英文原版書。第一本就是現在流行的Razavi的那本書。讀了三遍。感覺大有收獲。

 

那時候在新濤,初生牛犢不怕虎,應該來說,我還是做得很出色的,因此得到??偟馁p識,被他評價為公司內最有potential的人。偶爾??倳^來指點一把,別人很羨慕。其實我就記住了??傆写瘟奶鞎r給我講的心得,他大意是說做模擬電路設計有三個境界:第一是會手算,意思是說pensile-to-paper, 電路其實應該手算的,仿真只是證明手算的結果。第二是,算后要思考,把電路變成一個直觀的東西。第三就是創造電路。 我大體上按照這三部曲進行的。Razavi的那本書后面的習題我仔細算了。公司的項目中,我也力圖首先以手算為主, 放大器的那些參數,都是首先計算再和仿真結果對比。久而久之,我手計算的能力大大提高,一些小信號分析計算,感覺非常順手。

 

這里講一個小插曲,有一次在一個項目中,一個保護回路AC仿真總不穩定,調來調去,總不行,這兒加電容,那兒加電阻,試了幾下都不行,就找??偭?。因為這個回路很大,所以感覺是瞎子摸象。??傄贿^來三下五除二就擺平了, 他仔細看了,然后就導出一個公式,找出了主極點和帶寬表達式。

 

通過這件事,我對??偱宸梦弩w投地, 同時也知道直觀的威力。所以后來看書時,都會仔細推導書中的公式,然后再直觀思考信號流,不直觀不罷手。一年多下來, 對放大器終于能夠透徹理解了,感覺學通了, 通之后發現一通百通。最后總結:放大器有兩個難點,一個是頻率響應,一個是反饋。其實所謂電路直觀,就是用從反饋的角度來思考電路。每次分析了一些書上或者JSSC上的怪異電路后,都會感嘆:反饋呀,反饋!然后把分析的心得寫在paper上面。學通一個領域后再學其他相關領域會有某種加速作用。

 

??偟姆绞绞敲看巫鲆粋€新項目時,讓下面人先研究研究。我在離開新濤前,做了一個鎖相環。我以前沒做過,然后就把我同學的碩士論文,以及書和很多paper弄來研究,研究了一個半月,??傔^來問我:鎖相環的3dB帶寬弄懂了吧?我笑答:早就弄懂了。我強大的運放的頻率響應知識用在鎖相環上,小菜了。我這時已經去研究高深的相位噪聲和jitter了。之后不久,一份30多頁的英文研究報告發出來,??偞蠹淤澷p!。

 

后來在COMMIT時,有個項目是修改一個RF Transceiver芯片, 使之從WCDMATD-SCDMA。里面有個基帶模擬濾波器。我以前從沒接觸過濾波器,就花了兩個月時間,看了三本英文原版書,第一本有900多頁,和Npaper,一下子對整個濾波器領域,開關電容的,GmC的,Active RC的都懂了。提出修改方案時, 由于我運放根基扎實,看文章時對于濾波器信號流很容易懂,所以很短時間就能一個人提出芯片電路原理分析和修改方案。最后報告寫出來(也是我的又一個得意之作),送給TI. TI那邊對這邊一下子肅然起敬,Conference call時, 他們首先說這份報告是Great job!,我英文沒聽懂,Julian對我夸大拇指,說他們對你評價很高呢。

 

后來去Dallas, TI那邊對我們很尊敬,我做報告時,很多人來聽??傊?,現在知道,凡事情,基礎很重要,基礎扎實學其他的很容易切入, 并且越學越快。 我是02年 11月去的COMMIT,當時面試我的也是我現在公司老板Julian。 Julian問我:你覺得SOC (system on chip)設計的環節在哪兒? 我說:應該是模擬電路吧,這個比較難一些。Julian說錯了,是系統。我當時很不以為然,覺得模擬電路工程師應該花精力在分析和設計電路上。 Julian后來自己run了現在這公司On-Bright,把我也帶來,同時也從TI拉了兩個,有一個是博士。我呢,給Julian推薦了博士。這一兩年,我和朱博士對博士佩服得五體投地。

 

博士是TI華人里面的頂級高手, 做產品能力超強。On-Bright現在做電源芯片,我和朱博士做了近兩年,知道了系統的重要性。芯片設計最終一定要走向系統, 這個是芯片設計的第四重境界。電路如同磚瓦,系統如同大廈。芯片設計工程師一定要從系統角度考慮問題,否則就是只見樹木,不見森林。電源芯片中,放大器,比較器都是最最普通的,其難點在于對系統的透徹理解。在On-Bright,我真正見識了做產品,從定義到設計,再到debug,芯片測試和系統測試,最后到RTP (release to production)。 JulianTI的先進產品開發流程和項目管理方式引入On-Bright,我和朱博士算是大開眼界,也知道了做產品的艱辛。

常見問題

COMMON PROBLEM

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