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一(yī / yì /yí)位牛人(rén)對模電的(de)理解

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無意中看到(dào)這(zhè)個(gè)文章,雖然自己也(yě)搞了(le/liǎo)4年模電了(le/liǎo),但後看完之(zhī)後發現自己原來(lái)根本就(jiù)沒有入門阿!現發上(shàng)來(lái)和(hé / huò)大(dà)家共享! ·············

 

複旦攻讀微電子(zǐ)專業模拟芯片設計方向研究生開始到(dào)現在(zài)五年工作經驗,已經整整八年了(le/liǎo),其間聆聽過很多國(guó)内外專家的(de)指點。最近,應朋友之(zhī)邀,寫一(yī / yì /yí)點心得體會和(hé / huò)大(dà)家共享。

 

我記得本科剛畢業時(shí),由于(yú)本人(rén)打算研究傳感器的(de),後來(lái)陰差陽錯進了(le/liǎo)複旦逸夫樓專用集成電路與系統國(guó)家重點實驗室做研究生。現在(zài)想來(lái)這(zhè)個(gè)實驗室名字大(dà)有深意,隻是(shì)當時(shí)惘然。電路和(hé / huò)系統,看上(shàng)去是(shì)兩個(gè)概念,兩個(gè)層次。 我同學有讀電子(zǐ)學與信息系統方向研究生的(de),那時(shí)候知道(dào)他(tā)們是(shì)系統的(de), 而(ér)我們呢,是(shì)做模拟電路設計的(de),自然要(yào / yāo)偏向電路。而(ér)模拟芯片設計初學者對奇思淫巧的(de)電路總是(shì)很崇拜,尤其是(shì)這(zhè)個(gè)領域的(de)最權威的(de)雜志JSSC IEEE Journal of solid state circuits), 以(yǐ)前非常喜歡看,當時(shí)立志看完近二十年的(de)文章,打通奇經八脈,總是(shì)憧憬啥時(shí)候咱也(yě)灌水一(yī / yì /yí)篇, 那時(shí)候國(guó)内在(zài)此雜志發的(de)文章鳳毛麟角, 就(jiù)是(shì)在(zài)國(guó)外讀博士,能夠在(zài)上(shàng)面發一(yī / yì /yí)篇也(yě)屬優秀了(le/liǎo)。

讀研時(shí),我導師是(shì)鄭增钰教授,李聯老師當時(shí)已經退休,逸夫樓邀請老師每個(gè)禮拜過來(lái)指導。老師治學嚴謹,女中豪傑。老師在(zài)模拟電路方面屬于(yú)國(guó)内先驅人(rén)物,現在(zài)在(zài)很多公司被聘請爲(wéi / wèi)專家或顧問。 老師在(zài)87年寫的(de)一(yī / yì /yí)本(運算放大(dà)器設計);即使現在(zài)看來(lái)也(yě)是(shì)經典之(zhī)作。師和(hé / huò)鄭老師是(shì)同班同學,所以(yǐ)很要(yào / yāo)好,我自然相對于(yú)我同學能夠幸運地(dì / de)得到(dào)老師的(de)指點。

師和(hé / huò)鄭老師給我的(de)培養方案是(shì):先從運算放大(dà)器學起。所以(yǐ)我記得我剛開始從小電流源開始設計。那時(shí)候感覺設計就(jiù)是(shì)靠仿真調整參數。但是(shì)我卻永遠記住了(le/liǎo)老師語重心長的(de)話:運放是(shì)基礎,運放設計弄好了(le/liǎo),其他(tā)的(de)也(yě)就(jiù)容易了(le/liǎo)。當時(shí)不(bù)大(dà)理解,我同學的(de)課題都是(shì)AD/DA,鎖相環等高端的(de)東東,而(ér)師和(hé / huò)鄭老師卻要(yào / yāo)我做原始的(de)模塊,我僅有的(de)在(zài)(固體電子(zǐ)學(國(guó)内的(de)垃圾雜志)發過的(de)一(yī / yì /yí)篇論文就(jiù)是(shì)軌到(dào)軌(rail-to-rail)放大(dà)器。 做的(de)過程中很郁悶,非常羨慕我同學的(de)項目,但是(shì)感覺師和(hé / huò)鄭老師講的(de)總有他(tā)們道(dào)理,所以(yǐ)我就(jiù)專門看JSSC運放方面的(de)文章,基本上(shàng)近20多年的(de)全看了(le/liǎo)。當時(shí)以(yǐ)爲(wéi / wèi)很懂這(zhè)個(gè)了(le/liǎo),後來(lái)工作後才發現其實還沒懂。 所謂懂,是(shì)要(yào / yāo)真正融會貫通,否則塞在(zài)腦袋裏的(de)知識再多,也(yě)是(shì)死的(de)。但是(shì)運算放大(dà)器是(shì)模拟電路的(de)基石,隻有根基紮實方能枝繁葉茂,兩位老師的(de)良苦用心工作以(yǐ)後才明白。

 

總的(de)來(lái)說(shuō),在(zài)複旦,我感觸最深的(de)就(jiù)是(shì)老師的(de)嚴謹治學之(zhī)風和(hé / huò)李老師的(de)這(zhè)句話。

碩士畢業,去找工作,當時(shí)有幾個(gè)offer。我師兄孫立平, 老師的(de)關門弟子(zǐ),推薦我去新濤科技,他(tā)說(shuō)裏面有個(gè)常仲元,魯汶天主教大(dà)學博士,很厲害。我聽從師兄建議就(jiù)去了(le/liǎo)。新濤當時(shí)已經被IDT以(yǐ)8500萬美金收購了(le/liǎo),成爲(wéi / wèi)國(guó)内第一(yī / yì /yí)家成功的(de)芯片公司。面試我的(de)是(shì)公司創始人(rén)之(zhī)一(yī / yì /yí)的(de)總經理Howard. C. Yang(楊崇和(hé / huò))。 Howard是(shì)Oregon State University 的(de)博士,鎖相環專家。面試時(shí)他(tā)當時(shí)要(yào / yāo)我畫了(le/liǎo)一(yī / yì /yí)個(gè)兩級放大(dà)器帶Miller補償的(de),我很熟練。他(tā)說(shuō)你面有個(gè)零點,我很奇怪,從沒聽過,雲裏霧裏,後來(lái)才知道(dào)這(zhè)個(gè)是(shì)Howard在(zài)國(guó)際上(shàng)首先提出(chū)來(lái)的(de), 等效模型中有個(gè)電阻,他(tā)自己命名爲(wéi / wèi)楊氏電阻。當時(shí)出(chū)于(yú)禮貌,不(bù)斷點頭。不(bù)過他(tā)們還是(shì)很滿意,反正就(jiù)這(zhè)樣進去了(le/liǎo)。我呢,面試的(de)惟一(yī / yì /yí)的(de)遺憾是(shì)沒見到(dào)常仲元, 大(dà)概他(tā)出(chū)差了(le/liǎo)。 進入新濤後,下了(le/liǎo)決心準備術業有專攻。因爲(wéi / wèi)本科和(hé / huò)研究生時(shí)喜歡物理,數學和(hé / huò)哲學,花了(le/liǎo)些精力在(zài)這(zhè)些上(shàng)面。工作後就(jiù)得真刀真槍的(de)幹了(le/liǎo)。每天上(shàng)班仿真之(zhī)餘和(hé / huò)下班後,就(jiù)狂看英文原版書。第一(yī / yì /yí)本就(jiù)是(shì)現在(zài)流行的(de)Razavi的(de)那本書。讀了(le/liǎo)三遍。感覺大(dà)有收獲。

 

那時(shí)候在(zài)新濤,初生牛犢不(bù)怕虎,應該來(lái)說(shuō),我還是(shì)做得很出(chū)色的(de),因此得到(dào)常總的(de)賞識,被他(tā)評價爲(wéi / wèi)公司内最有potential的(de)人(rén)。偶爾常總會過來(lái)指點一(yī / yì /yí)把,别人(rén)很羨慕。其實我就(jiù)記住了(le/liǎo)常總有次聊天時(shí)給我講的(de)心得,他(tā)大(dà)意是(shì)說(shuō)做模拟電路設計有三個(gè)境界:第一(yī / yì /yí)是(shì)會手算,意思是(shì)說(shuō)pensile-to-paper, 電路其實應該手算的(de),仿真隻是(shì)證明手算的(de)結果。第二是(shì),算後要(yào / yāo)思考,把電路變成一(yī / yì /yí)個(gè)直觀的(de)東西。第三就(jiù)是(shì)創造電路。 我大(dà)體上(shàng)按照這(zhè)三部曲進行的(de)。Razavi的(de)那本書後面的(de)習題我仔細算了(le/liǎo)。公司的(de)項目中,我也(yě)力圖首先以(yǐ)手算爲(wéi / wèi)主, 放大(dà)器的(de)那些參數,都是(shì)首先計算再和(hé / huò)仿真結果對比。久而(ér)久之(zhī),我手計算的(de)能力大(dà)大(dà)提高,一(yī / yì /yí)些小信号分析計算,感覺非常順手。

 

這(zhè)裏講一(yī / yì /yí)個(gè)小插曲,有一(yī / yì /yí)次在(zài)一(yī / yì /yí)個(gè)項目中,一(yī / yì /yí)個(gè)保護回路AC仿真總不(bù)穩定,調來(lái)調去,總不(bù)行,這(zhè)兒加電容,那兒加電阻,試了(le/liǎo)幾下都不(bù)行,就(jiù)找常總了(le/liǎo)。因爲(wéi / wèi)這(zhè)個(gè)回路很大(dà),所以(yǐ)感覺是(shì)瞎子(zǐ)摸象。常總一(yī / yì /yí)過來(lái)三下五除二就(jiù)擺平了(le/liǎo), 他(tā)仔細看了(le/liǎo),然後就(jiù)導出(chū)一(yī / yì /yí)個(gè)公式,找出(chū)了(le/liǎo)主極點和(hé / huò)帶寬表達式。

 

通過這(zhè)件事,我對常總佩服得五體投地(dì / de), 同時(shí)也(yě)知道(dào)直觀的(de)威力。所以(yǐ)後來(lái)看書時(shí),都會仔細推導書中的(de)公式,然後再直觀思考信号流,不(bù)直觀不(bù)罷手。一(yī / yì /yí)年多下來(lái), 對放大(dà)器終于(yú)能夠透徹理解了(le/liǎo),感覺學通了(le/liǎo), 通之(zhī)後發現一(yī / yì /yí)通百通。最後總結:放大(dà)器有兩個(gè)難點,一(yī / yì /yí)個(gè)是(shì)頻率響應,一(yī / yì /yí)個(gè)是(shì)反饋。其實所謂電路直觀,就(jiù)是(shì)用從反饋的(de)角度來(lái)思考電路。每次分析了(le/liǎo)一(yī / yì /yí)些書上(shàng)或者JSSC上(shàng)的(de)怪異電路後,都會感歎:反饋呀,反饋!然後把分析的(de)心得寫在(zài)paper上(shàng)面。學通一(yī / yì /yí)個(gè)領域後再學其他(tā)相關領域會有某種加速作用。

 

常總的(de)方式是(shì)每次做一(yī / yì /yí)個(gè)新項目時(shí),讓下面人(rén)先研究研究。我在(zài)離開新濤前,做了(le/liǎo)一(yī / yì /yí)個(gè)鎖相環。我以(yǐ)前沒做過,然後就(jiù)把我同學的(de)碩士論文,以(yǐ)及書和(hé / huò)很多paper弄來(lái)研究,研究了(le/liǎo)一(yī / yì /yí)個(gè)半月,常總過來(lái)問我:鎖相環的(de)3dB帶寬弄懂了(le/liǎo)吧?我笑答:早就(jiù)弄懂了(le/liǎo)。我強大(dà)的(de)運放的(de)頻率響應知識用在(zài)鎖相環上(shàng),小菜了(le/liǎo)。我這(zhè)時(shí)已經去研究高深的(de)相位噪聲和(hé / huò)jitter了(le/liǎo)。之(zhī)後不(bù)久,一(yī / yì /yí)份30多頁的(de)英文研究報告發出(chū)來(lái),常總大(dà)加贊賞!。

 

後來(lái)在(zài)COMMIT時(shí),有個(gè)項目是(shì)修改一(yī / yì /yí)個(gè)RF Transceiver芯片, 使之(zhī)從WCDMA到(dào)TD-SCDMA。裏面有個(gè)基帶模拟濾波器。我以(yǐ)前從沒接觸過濾波器,就(jiù)花了(le/liǎo)兩個(gè)月時(shí)間,看了(le/liǎo)三本英文原版書,第一(yī / yì /yí)本有900多頁,和(hé / huò)Npaper,一(yī / yì /yí)下子(zǐ)對整個(gè)濾波器領域,開關電容的(de),GmC的(de),Active RC的(de)都懂了(le/liǎo)。提出(chū)修改方案時(shí), 由于(yú)我運放根基紮實,看文章時(shí)對于(yú)濾波器信号流很容易懂,所以(yǐ)很短時(shí)間就(jiù)能一(yī / yì /yí)個(gè)人(rén)提出(chū)芯片電路原理分析和(hé / huò)修改方案。最後報告寫出(chū)來(lái)(也(yě)是(shì)我的(de)又一(yī / yì /yí)個(gè)得意之(zhī)作),送給TI. TI那邊對這(zhè)邊一(yī / yì /yí)下子(zǐ)肅然起敬,Conference call時(shí), 他(tā)們首先說(shuō)這(zhè)份報告是(shì)Great job!,我英文沒聽懂,Julian對我誇大(dà)拇指,說(shuō)他(tā)們對你評價很高呢

 

後來(lái)去Dallas, TI那邊對我們很尊敬,我做報告時(shí),很多人(rén)來(lái)聽。總之(zhī),現在(zài)知道(dào),凡事情,基礎很重要(yào / yāo),基礎紮實學其他(tā)的(de)很容易切入, 并且越學越快。 我是(shì)02年 11月去的(de)COMMIT,當時(shí)面試我的(de)也(yě)是(shì)我現在(zài)公司老闆Julian。 Julian問我:你覺得SOC (system on chip)設計的(de)環節在(zài)哪兒? 我說(shuō):應該是(shì)模拟電路吧,這(zhè)個(gè)比較難一(yī / yì /yí)些。Julian說(shuō)錯了(le/liǎo),是(shì)系統。我當時(shí)很不(bù)以(yǐ)爲(wéi / wèi)然,覺得模拟電路工程師應該花精力在(zài)分析和(hé / huò)設計電路上(shàng)。 Julian後來(lái)自己run了(le/liǎo)現在(zài)這(zhè)公司On-Bright,把我也(yě)帶來(lái),同時(shí)也(yě)從TI拉了(le/liǎo)兩個(gè),有一(yī / yì /yí)個(gè)是(shì)博士。我呢,給Julian推薦了(le/liǎo)博士。這(zhè)一(yī / yì /yí)兩年,我和(hé / huò)朱博士對博士佩服得五體投地(dì / de)。

 

博士是(shì)TI華人(rén)裏面的(de)頂級高手, 做産品能力超強。On-Bright現在(zài)做電源芯片,我和(hé / huò)朱博士做了(le/liǎo)近兩年,知道(dào)了(le/liǎo)系統的(de)重要(yào / yāo)性。芯片設計最終一(yī / yì /yí)定要(yào / yāo)走向系統, 這(zhè)個(gè)是(shì)芯片設計的(de)第四重境界。電路如同磚瓦,系統如同大(dà)廈。芯片設計工程師一(yī / yì /yí)定要(yào / yāo)從系統角度考慮問題,否則就(jiù)是(shì)隻見樹木,不(bù)見森林。電源芯片中,放大(dà)器,比較器都是(shì)最最普通的(de),其難點在(zài)于(yú)對系統的(de)透徹理解。在(zài)On-Bright,我真正見識了(le/liǎo)做産品,從定義到(dào)設計,再到(dào)debug,芯片測試和(hé / huò)系統測試,最後到(dào)RTP (release to production)。 JulianTI的(de)先進産品開發流程和(hé / huò)項目管理方式引入On-Bright,我和(hé / huò)朱博士算是(shì)大(dà)開眼界,也(yě)知道(dào)了(le/liǎo)做産品的(de)艱辛。

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