一位復旦微電子牛人的模電學(xué)習成長(cháng)之路

　　復旦攻讀微電子專(zhuān)業(yè)模擬芯片設計方向研究生開(kāi)始到現在五年工作經(jīng)驗，已經(jīng)整整八年了，其間聆聽(tīng)過(guò)很多國內外專(zhuān)家的指點(diǎn)。最近，應朋友之邀，寫(xiě)一點(diǎn)心得體會(huì )和大家共享。

　　我記得本科剛畢業(yè)時(shí)，由于本人打算研究傳感器的，后來(lái)陰差陽(yáng)錯進(jìn)了復旦逸夫樓專(zhuān)用集成電路與系統國家重點(diǎn)實(shí)驗室做研究生?，F在想來(lái)這個(gè)實(shí)驗室名字大有深意，只是當時(shí)惘然。電路和系統，看上去是兩個(gè)概念，兩個(gè)層次。我同學(xué)有讀電子學(xué)與信息系統方向研究生的，那時(shí)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(xué)者對奇思技巧的電路總是很崇拜，尤其是這個(gè)領(lǐng)域的最權威的雜志JSSC，以前非常喜歡看，當時(shí)立志看完近二十年的文章，打通奇經(jīng)八脈，總是憧憬啥時(shí)候咱也灌水一篇，那時(shí)候國內在此雜志發(fā)的文章鳳毛麟角，就是在國外讀博士，能夠在上面發(fā)一篇也屬優(yōu)秀了。讀研時(shí)，我導師是鄭增鈺教授，李聯(lián)老師當時(shí)已經(jīng)退休，逸夫樓邀請李老師每個(gè)禮拜過(guò)來(lái)指導。

　　鄭老師治學(xué)嚴謹，女中豪杰。李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(zhuān)家或顧問(wèn)。李老師在87年寫(xiě)的一本《運算放大器設計》;即使現在看來(lái)也是經(jīng)典之作。李老師和鄭老師是同班同學(xué)，所以很要好，我自然相對于我同學(xué)能夠幸運地得到李老師的指點(diǎn)。李老師和鄭老師給我的培養方案是：先從運算放大器學(xué)起。所以我記得我剛開(kāi)始從小電流源開(kāi)始設計。那時(shí)候感覺(jué)設計就是靠仿真調整參數。但是我卻永遠記住了李老師語(yǔ)重心長(cháng)的話(huà)：運放是基礎，運放設計弄好了，其他的也就容易了。

　　當時(shí)不大理解，我同學(xué)的課題都是AD/DA，鎖相環(huán)等“高端”的東東，而李老師和鄭老師卻要我做“原始”的模塊，我僅有的在《固體電子學(xué)》(國內的垃圾雜志)發(fā)過(guò)的一篇論文就是《軌到軌(rail-to-rail)放大器》。做的過(guò)程中很郁悶，非常羨慕我同學(xué)的項目，但是感覺(jué)李老師和鄭老師講的總有他們道理，所以我就專(zhuān)門(mén)看JSSC運放方面的文章，基本上近20多年的全看了。當時(shí)以為很懂這個(gè)了，后來(lái)工作后才發(fā)現其實(shí)還沒(méi)懂。所謂懂，是要真正融會(huì )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(shí)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(lái)說(shuō)，在復旦，我感觸最深的就是鄭老師的嚴謹治學(xué)之風(fēng)和李老師的這句話(huà)。 碩士畢業(yè)，去找工作，當時(shí)有幾個(gè)offer。我師兄孫立平，李老師的關(guān)門(mén)弟?，推薦我去新濤科技，他說(shuō)里面有個(gè)常仲元，魯汶天主教大學(xué)博士，很厲害。我聽(tīng)從師兄建議就去了。新濤當時(shí)已經(jīng)被IDT以8500萬(wàn)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(chuàng )始人之一的總經(jīng)理Howard. C. Yang(楊崇和)。 Howard是Oregon State University 的博士，鎖相環(huán)專(zhuān)家。

　　面試時(shí)他當時(shí)要我畫(huà)了一個(gè)兩級放大器帶Miller補償的，我很熟練。他說(shuō)你面有個(gè)零點(diǎn)，我很奇怪，從沒(méi)聽(tīng)過(guò)，云里霧里，后來(lái)才知道這個(gè)是Howard在國際上首先提出來(lái)的，等效模型中有個(gè)電阻，他自己命名為楊氏電阻。當時(shí)出于禮貌，不斷點(diǎn)頭。不過(guò)他們還是很滿(mǎn)意，反正就這樣進(jìn)去了。我呢，面試的惟一的遺憾是沒(méi)見(jiàn)到常仲元，大概他出差了。

　　進(jìn)入新濤后，下了決心準備術(shù)業(yè)有專(zhuān)攻。因為本科和研究生時(shí)喜歡物理，數學(xué)和哲學(xué)，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(shū)。第一本就是現在流行的Razavi的那本書(shū)。讀了三遍。感覺(jué)大有收獲。那時(shí)候在新濤，初生牛犢不怕虎，應該來(lái)說(shuō)，我還是做得很出色的，因此得到?？偟馁p識，被他評價(jià)為公司內最有potential的人。偶爾?？倳?huì )過(guò)來(lái)指點(diǎn)一把，別人很羨慕。其實(shí)我就記住了?？傆写瘟奶鞎r(shí)給我講的心得，他大意是說(shuō)做模擬電路設計有三個(gè)境界：第一是會(huì )手算，意思是說(shuō)pensile-to-paper，電路其實(shí)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(gè)直觀(guān)的東西。 第三就是創(chuàng )造電路。我大體上按照這三部曲進(jìn)行的。Razavi的那本書(shū)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(jué)非常順手。

　　這里講一個(gè)小插曲，有一次在一個(gè)項目中，一個(gè)保護回路AC仿真總不穩定，調來(lái)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(gè)回路很大，所以感覺(jué)是瞎子摸象。?？傄贿^(guò)來(lái)三下五除二就擺平了，他仔細看了，然后就導出一個(gè)公式，找出了主極點(diǎn)和帶寬表達式。通過(guò)這件事，我對?？偱宸梦弩w投地，同時(shí)也知道直觀(guān)的威力。所以后來(lái)看書(shū)時(shí)，都會(huì )仔細推導書(shū)中的公式，然后再直觀(guān)思考信號流，不直觀(guān)不罷手。一年多下來(lái)，對放大器終于能夠透徹理解了，感覺(jué)學(xué)通了， 通之后發(fā)現一通百通。最后總結：放大器有兩個(gè)難點(diǎn)，一個(gè)是頻率響應，一個(gè)是反饋。

　　其實(shí)所謂電路直觀(guān)，就是用從反饋的角度來(lái)思考電路。每次分析了一些書(shū)上或者JSSC上的“怪異”電路后，都會(huì )感嘆：反饋呀，反饋!然后把分析的心得寫(xiě)在paper上面。學(xué)通一個(gè)領(lǐng)域后再學(xué)其他相關(guān)領(lǐng)域會(huì )有某種“加速”作用。?？偟姆绞绞敲看巫鲆粋€(gè)新項目時(shí)，讓下面人先研究研究。我在離開(kāi)新濤前，做了一個(gè)鎖相環(huán)。我以前沒(méi)做過(guò)，然后就把我同學(xué)的碩士論文，以及書(shū)和很多paper弄來(lái)研究，研究了一個(gè)半月，?？傔^(guò)來(lái)問(wèn)我：鎖相環(huán)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(huán)上，小菜了。我這時(shí)已經(jīng)去研究高深的相位噪聲和jitter了。之后不久，一份30多頁(yè)的英文研究報告發(fā)出來(lái)，?？偞蠹淤澷p!

　　后來(lái)在COMMIT時(shí)，有個(gè)項目是修改一個(gè)RF Transceiver芯片，使之從WCDMA到TD-SCDMA。里面有個(gè)基帶模擬濾波器。我以前從沒(méi)接觸過(guò)濾波器，就花了兩個(gè)月時(shí)間，看了三本英文原版書(shū)，第一本有900多頁(yè)，和N多paper，一下子對整個(gè)濾波器領(lǐng)域，開(kāi)關(guān)電容的，GmC的，Active RC的都懂了。提出修改方案時(shí)，由于我運放根基扎實(shí)，看文章時(shí)對于濾波器信號流很容易懂，所以很短時(shí)間就能一個(gè)人提出芯片電路原理分析和修改方案。最后報告寫(xiě)出來(lái)(也是我的又一個(gè)得意之作)，送給TI. TI那邊對這邊一下子肅然起敬，Conference call時(shí)， 他們首先說(shuō)這份報告是“Great job!”，我英文沒(méi)聽(tīng)懂，Julian對我夸大拇指，說(shuō)“他們對你評價(jià)很高呢”。

　　后來(lái)去Dallas， TI那邊對我們很尊敬， 我做報告時(shí)，很多人來(lái)聽(tīng)?？傊?，現在知道，凡事情，基礎很重要，基礎扎實(shí)學(xué)其他的很容易切入，并且越學(xué)越快。我是02年 11月去的COMMIT，當時(shí)面試我的也是我現在公司老板Julian。 Julian問(wèn)我：你覺(jué)得SOC (system on chip)設計的環(huán)節在哪兒?我說(shuō)：應該是模擬電路吧，這個(gè)比較難一些。Julian說(shuō)錯了，是系統。我當時(shí)很不以為然，覺(jué)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(lái)自己run了現在這公司On-Bright，把我也帶來(lái)，同時(shí)也從TI拉了兩個(gè)，有一個(gè)是方博士。我呢，給Julian推薦了朱博士。

　　這一兩年，我和朱博士對方博士佩服得五體投地。方博士是TI華人里面的頂級高手，做產(chǎn)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(gè)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(wèn)題，否則就是只見(jiàn)樹(shù)木，不見(jiàn)森林。電源芯片中，放大器，比較器都是最最普通的，其難點(diǎn)在于對系統的透徹理解。在On-Bright，我真正見(jiàn)識了做產(chǎn)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)。 Julian把TI的先進(jìn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程和項目管理方式引入On-Bright，我和朱博士算是大開(kāi)眼界，也知道了做產(chǎn)品的艱辛。