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对模拟IC的迷茫

 毕杰lb7q1kq7pr 2020-12-15

来自EETOP论坛讨论帖,http://bbs./thread-635943-1-1.html

题主提问:模拟IC的迷茫

我现在学模拟IC,艾伦和拉扎维的都看过几遍,感觉自己什么都知道,又感觉自己好多不会,就是没有重点,没有师兄带,全是靠自己,希望大神给点建议。

以下是部分网友回帖讨论:

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学模拟要些天赋。即使学好了,模拟还有多少事情可以做,16nm后 要做到东西越来越少了。

对分析能力很重要。应为16nm后,成本很高,很多SOC都不去16nm或者10nm了。事情就少了。试错成本太高,对工程师的要求也变高了。

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2013年以后,IC行业还有多少公司是赚钱的?很多公司都要倒了吧,不死也掉一层皮,同质化恶性竞争的结局

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看书看到一定程度,一定要实战。 没有师兄带是比较难一些。 但是好在现在网络上的资料非常丰富,你可以下载一些博士/硕士的毕业论文,跟着对方的项目做一遍。 第一次做,不要把spec订的太高,太难。把环节走一遍,了解各个模块之间的制约关系,积累感觉,学会这个项目的思考模式,最为重要。

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如果导师没有芯片设计的项目,一定要去找公司实习。理论需要和实践结合起来,光看书能吸收的知识有限,需要看书/读paper与做电路(仿真+测试)交替进行。analog/RF的电路基本结构就那么多种,大部分几十年前就研究透了,随着时间的更新和演进非常少。但是,能理解清楚每个电路的tradeoff,能根据应用要求选择合适的电路结构,能通过cmos/SiGe/GaAs等不同工艺特性来挖掘电路的性能极限,这些是要求有很深的经验积累的。

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见过不少analog/rf的工程师都走入了一个误区:花大量时间在仿真上,关掉仿真器就不知道干啥了。需要强调的是:电路是设计出来的,不是仿真出来的。

对于一个新的电路(新手可能是从教科书上看到的,有些经验的通常都是从jssc/isscc paper上看到的),我更愿意花大部分时间来理解其工作原理,尽量去掉电路中的多余辅助电路部分,把核心电路拎出来,让电路看起来尽量简单并反应核心工作原理,analog电路有时还需要把管子替换成Gm/ro/Cgs/Cgd等最简单的模型在稿子上推导。有了这些准备工作后,脑袋里面对这个电路是如何工作的/DC点需要怎么确定/每个节点上仿真波形大致是什么样子的就大致有个数了,然后才会在cadence中搭一个电路出来进行仿真(搭电路时也要尽量用analog库中的理想器件,因为影响电路性能的因素会很多,早期阶段要尽量简化以方便分析),观察仿真结果是否符合之前的分析和推导,如果不符合就找出原因来。至此,才算是基本理解了一个新的电路。下一步,才是使用某个工艺中的实际器件带入电路,添加辅助bias电路等等,仿真并理解哪些工艺特性或者寄生参数导致电路性能的变化。 做analog的,Paul Gray的analysis and design of analog integrated circuits是本不错的参考书。做rf的,推荐Gilmore & Besser的 Practical Rf Circuit Design For Modern Wireless Systems。

对于ADC/PLL/Filter等相对复杂一点的“系统”,还需要matlab/verloga等建立理想模型来分析工作原理/传输函数,系统搞清楚了,后面才是搭电路实现的问题。

概念清晰和正确是最重要的,其次是把电路做的尽量简单而不是复杂(对所做的电路要有“尽在掌握之中”的感觉),最后才是工艺的问题(工艺往往是公司根据产品性能定位和成本结构来选取的,不是电路designer需要考虑的)

现在工艺的模型越来越复杂也越来越准确,这带来的好处是design中的问题可以在仿真中准确复现出来,大大提高了流片一次成功的几率。我们离不开这些准确的复杂的工艺模型,但更离不开简化的方便分析的理想模型。

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新手不会手算,老手基本不需要手算。手算是学习过程。

手算的过程是理解电路的过程,手算更多的意义在于指导设计的方向,让设计者少几次仿真迭代,不要沉溺于计算。

不是一定要学会所有手算,才去做电路。差不多知道基本的关系,就可以做design了。做的时候,遇到具体问题的时候,就会体会到那些公式的意义了。看书看得再好,绝大多数人,开始做电路的时候,都是稀里糊涂。因为这个一般没有完全规范的流程。差不多就行。如果有很严格的流程,模拟设计早就自动化了。所以,大胆的做,大胆的猜测,大胆的实验。一开始多run 仿真,找规律,找感觉。再回头品味公式。来来回回,慢慢就上手了。

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前面总结的很好,大胆的做,大胆的猜测,大胆的实验。一开始多run 仿真,找规律,找感觉。再回头品味公式。

回回,慢慢就上手了。

手算不是目的,目的是把一个电路提炼出最简单的desin 参数,去理解电路。举个最简单的例子:做一个两级放大器定一个增益指标,你不能仅仅让仿真器告诉你Gain是多大,而是要分解出来每一级gm是多大ro是多大,用了多大电流得到的gm1(这个电流只得到gm1是否合理?),最终Gain=gm1*ro1*gm2*ro2是不是仿真与参数分解是吻合的。即:需要做到仿真的数据你能够解释,对的要能解释这个数为什么是对的,错的也要解释哪里错了。。。长期下去,你才能做到,仿真一个结果,你能够解释结果是对的还是错的,是否符合你的控制。有的analog/rf工程师,往往是把仿真结果直接贴到report中,但仿真结果对还是错,是不是他想要的,不去想。

做电路就是,看书/paper,搭电路模型验证工作原理和关键的参数分解,反复验证理解仿真结果和推导的参数之间的关系。每一个参数都控制到位了,才能说你控制电路了。

有用的design公式不会超过2cm,1cm最好。paper上3cm长以上的公式我是不看的。

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趁早转互联网是正途。转完没听说后悔的,不转的后悔的人一堆一堆。
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analog本来就是化繁为简,化简为繁的过程;

看到一篇paper,有个新的idea,核心逻辑链估计也不超过10句话,理解核心以后,然后再在core idea上添砖加瓦,加上各种枝叶问题和解决方法;

可能一把就搞定了,也可能发现paper吹nb,某个枝叶问题实在无解或者解决开销太大,需要重新绕路走。

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1. 明确你的研究方向, 课本是基础,不必依靠他们,必要的时候多翻翻,

2. 现在模拟的方向大约这几类 

( 时钟类,包括 振荡器,锁相环,延迟锁相环)

  高速互连类, serdes, lvds, DDR,

  数据转换类, AD/DA,

  电源管理类,LDO bandgap, DCDC,等

这四大类你挑一个作为你的主攻方向,然后多看paper,关注ISSCC, IEEE等新出的文章,理解当前动态,无论你选择哪一个方向,有一些基础电路比如 电流源,LDO, amplifier,bangdap,你都必须完全掌握。其次必须有好的半导体物理,器件,版图设计的基础。

好好给自己找一个方向,去做设计,不懂得问题,或者不知道会有什么问题,都可以来这里问大家,一起进步。

(另外,熟练使用hspice和spectre)。

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