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模拟芯片为什么那么难

2021-06-09 14:00:52 来源: 半导体行业观察

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来源：内容来自公众号「芯启示」，谢谢。

毋庸置疑的是，无论结果如何，高考对许多人来说都是人生难忘的经历之一，甚至没有之一。好多过来人，回忆说高中毕业多年了，高考或高中的情景都经常跑到梦里面。

虽然高中很煎熬，但它毕竟是有明确的目标。其它的各式各样的考验还在后面。就像孙行者被压在五指山可能终身难忘，但之后被红孩儿等各色厉害的妖怪暴打其实也挺难受。关键还是心态的训练。

一段挑战结束了，反正马上有下一个挑战在等着。人生是一场不断与挑战交手的过程。

只是每次交手的对手都会变，如果循规蹈矩，不思变通，想要用一种方法打通关，那往往会碰壁。

训练快速融入新环境的能力，是非常重要的一件事。

闲话少叙，回到我们的主题，模拟集成电路设计为什么好多人感觉难？因为从事的是模拟IC，主题也就以此为主。

从美国禁止台积电给海思代工，到台湾视台积电为镇山之宝，还有最近集成电路升级为一级学科，可见集成电路的重要性。

那么有人说集成电路制造集这个星球上各种学科和最前沿的技术之大成，这个确实难。那么集成电路设计也难吗？

我们先看看设计的几个特点。

设计过程看得见，却摸不着，非常不直观。我们做大学物理化学实验，都会有看得见摸得着的实实在在的东西，然后在实物上操作。但集成电路的一个特点是，在流片回来前，它只是一堆的数据。

对于一个从业者来说，在接触自己设计的片子前，加上本科，可能已经有六七年甚至更长的时间都只是对着电脑仿真，流片工作不工作还真不知道。在这漫长的时间里，你从没有真正自己验证电路的可行性。从没亲自遍历整个的过程，也就没得到真正的经验。

模拟电路费好大的劲儿，做出来很容易成一块石头？模拟电路设计仿真的结果，跟测试的结果差很多是很正常的事情？模拟电路是一门玄学吧，流好多次片怎么还不对？此种问题，相信好多的同学在测试自己的片子前都会有过或听到过。

诚然，电路设计中确实会存在上述的问题，就像好多有经验的大公司，做一款经典靠谱的产品，也是迭代很多次的结果。国内好多家企业做芯片，最近也暴增好多的新生的企业，这是好现象。但成功的，确实是少数。

再一个不直观体现在结果上。我们做大学物理实验，实验结果都很直观。而集成电路规模太大了，我们真的能做，也只是做一个模块，比如线性稳压器，锁相环，模数转换器等等。辛苦一年或两年的结果，要的就是一个电压，或者一个信噪比频谱。总感觉这东西万一出不来，那岂不白白辛苦了。

还有存在在各种非理想因素。各种教材论文，写的看似很简单，自己动手起来，发现根本不是那么一会儿事。寄生电容电阻干扰和零极点的推算等等，辛辛苦苦没日没夜做一两个月，可能百来个管子的电路都没设计到理想的指标。很容易打击人自信心。

可学习书籍少，太多的经典的教材论文，都是英文版，而且花好久，看一两遍可能感觉上没有啥收获。大家啃那几本经典英文书的经历，相信肯定有同感。

犹记得大学时候买教材的一件趣事，教材科老师说就你们微电子和ACCA书籍最贵，动不动就是英文版或者特别厚，这学科不简单。我不知道她是因为书厚说的这句话，还是真的理解这学科说的。反正我现在感觉，确实挺不简单的。

设计电路就是全部了？不，只设计电路还远远不够。

还要会建模，分析理论模型。所以用工具建模是必备的，对数学功底要求也很高，否则推导不出原理，云里雾里设计一通，那更是难受。

流片回来了，需要封装厂封装吧，又要等一段时间。还要会板级PCB设计吧，这又是一重考验。

可不能小看封装和PCB设计，即使电路设计的很好，如果封装和PCB出问题了，呈现的结果还是很烂的。

所以你会看到，有些文章会说电路理论很好，测试结果不理想的原因，可能与封装和PCB有关。

然后就是测试了，有人说，测试就好比十月怀胎，一朝分娩的时候，等待孩子出来的那一刻。想想日夜经历的辛酸和等待的焦急，确实形象。

马上就来了另一个麻烦的问题，debug。测试结果比仿真结果差是必然的，差很多也是很常见的，debug是必不可少的。但好多的时候让人头疼的是，PCB重做了，结果没变好，甚至debug很久，也不能找到确切的原因。

所以为什么经验很重要，踩坑很重要，迭代很重要。就是把最可能的原因，都给尝试了，好多坑都给标记了，找到问题所在了，这样再设计，成功率自然就高了。

设计周期长，本身很反人性。结果不直观，学习材料少，学习内容反而多，各种模块编程公式推导板级设计等要求还挺多，辛辛苦苦得到的就只是比指甲盖还小的玩意儿，确实就挺烦人的。

每个学科都有自身的难度，想要做精都不是简单的事情。不过呢，再难的东西，真的掌握了就不难了。所以，精进才是要紧的事。

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