坊間流傳~含金量最高!!類比晶片設計
早安 我是彼得先生
我的程度只能追求卓越
想要突破頂尖的朋友 還請略過
今天要聊聊 在台灣學類比晶片設計
懶得看文章的朋友 請自行下載懶人包
https://drive.google.com/file/d/1SoLnwMQQYC309vjw_5hrk161aEm9_XZG/view?usp=sharing
本次內容較繁多 請斟酌觀看
內含眾多專業名詞 很建議你在不懂處停下並查詢
或是在留言區發問 我會將被發問的地方更新文章
接下來 我將分為六項做說明
1.設計流程
類比系統電路設計的開發流程
是遵守全客製化開發流程
英文為 full-custom design flow
此開發流程能直接決定所有材質的大小形狀
因而有兩大優勢
第一為面積最小化
你可以在製程規則下，畫出你要的幾何圖形
第二為佈局彈性度最高
不必受限於自動程式定下的方式
此圖為全客製化流程圖
第一步是 依據規格制定電路架構
第二步是 電路建置
我們會利用 EDA 來建置
通常就是 C公司和S公司 選一個來用
順帶一提 這是一個可以省略的步驟
但還是建議不要省略 因為可以帶來好處
a.這是方便電路的流傳
b.可以因應不同的轉譯需求
能支援轉出以 hspice 描述或 spectre
第三步是 電路轉譯
如第二步所說 此階段是做轉譯的動作
這是要因應不同的模擬器 (C公司或S公司)
轉出因應的描述語言
第四步是 佈局前模擬
我們會用模擬器去模擬電路的運作行為
適當地使用 AC模擬，DC模擬 和 TRAN模擬
若是模擬後的數值皆符合規格
即可再推往下一步驟
否則要再回到第二步調整參數 重新開始
第五步是 電路佈局
一般公司 都會有專業的 layout 工程師
來完成整個步驟
我們是幾乎不用下去動手畫
第六步是 檢查佈局
我們會根據製程廠提供的規則來檢查
確認是否都有符合製程廠的規範
還有比對佈局和電路是否吻合
第七步是 佈局後模擬
通常在面臨高速、嚴重IR drop、 對寄生效應敏感的電路 或 其他考量
才會執行這個步驟
這個步驟的模擬通常會耗費大量時間
因為佈局後的電路 會變得很複雜
電路中的所有連線都會被描述出來
這會大大增加電路的複雜度
使得模擬器要花更多時間去運算
既然同是模擬 自然會像第四步那樣
有機會回到開頭 重來一遍
BTW 厲害的類比IC工程師
會在佈局前模擬先預加上佈局上會看到的負載
降低執行到此步驟 還需要從頭的風險
第八步是 Tapeout
其實就是把設計好的電路佈局
丟給製程廠製作 XDD
2.課程
類比 IC 的電路主題大致有下面幾個(排除 RF IC )
有些題目會直接以一門課程開立的
在研究所課程 可以修習 ADC, PLL, ESD, Power IC, AIC
適當地調配自己的時間修習
要注意 ADC 和 PLL 是屬於較進階的課程
那對於大學部的課程 也是有幾門可以修習的
VLSI 設計就是一個
但要注意該門課的教授是否以全客製化開發流程為主要內容
再來是電子二 想學做積體電路 總要先學會基本元件特性
包含 MOS, Diode, Resistor, Capacitor and BJT
還有電子三 基本的電路特性 放大器組態 小訊號分析
課本的部分 有以下的推薦
以上的書讀懂讀熟 會對做類比IC 很有幫助
再來是老樣子 推薦IC設計競賽-全客戶電路設計組
但其實只推薦大學生參加
研究生可以花時間在讀書或修課或做研究
這樣子比較有效率
如果自己學校沒有開立相關課程
很建議參加自強基金會-類比IC設計必修4門課程
其中可以特別關注 陳科宏教授在基金會開設的功率積體電路
TSRI的CIC也有教育訓練課程可以參加
工研院的產業學習網 有時也會推出晶片方面的課程
或是至 外校選修課程
善用開放式課程也很好
尤其是英文聽力不錯的朋友會更吃香
3.開發工具
全客製化開發流程的軟體工具
主要被兩大公司所把持
開發流程中的 電路建置 電路轉譯 電路模擬
都需要軟體工具
不管你是要用哪一間公司的軟體
都很建議你讀完該公司的 user manual
尤其是模擬器的 模擬器的 模擬器的
很重要所以講三遍 自己螢光閃電打星星 XD
善用模擬器有一個好處
就是大大提升你的工作效率
不管是降低模擬不收斂的機會 或是 有效地擷取你要的資料(波形)
再來是 可以學習文字編輯器-vim
學著脫離 GUI 多使用 CUI
增加自己的編輯效率
也不必受限於 GUI 僅有的功能
有閒暇之餘 很建議學習 shell 和 程式設計
能夠直接與工作站溝通
且適當地排程工作
把機械化式的工作 把 SOP 化的工作 交給機器做
人的腦與時間 應拿來做更有價值的事
然後在這裡也要偷偷對某些人喊話
天下無難事 只怕有心人
當你想完成一件事 全宇宙都會一起幫你
4.研究所與教授
在台灣學類比 IC 不得不提
台大電子所ICS 組 (我自稱他作) 真。天下第一所 XDDD
以及交大電子所307實驗室 學術金頭腦
應該是補習班或報紙上都看得到 鼎鼎有名的研究所
進入好的、歷史悠久的研究所 有以下好處
要得到上面的三個好處 不太容易
我想再強調一次 晶片設計的”知識”是很封閉的
很多 know-how 你不被認為是同一類你就學不到
很多 know-how 都是很多錢和時間堆積的
再來 學術界根據領域內的貢獻度 會有不同的殊榮的
善用 IEEE fellow 名單 查詢教授是否在榜上
可以輕易地理解教授是不是世界王牌
或是查詢教授的 JSSC ISSCC 的論文數量
此二為類比電路領域最頂尖的期刊論文和研討會論文
有時間看更可以看引用數 還有引用者數量
能多理解該論文有多少價值
5.職涯選擇
我們可用電路題目分類
最前面的三個題目是最難的也最有價值的
基本上走出門說 我是做前三個電路的其中一個
那風是會自動吹上來的 XD (其實只是新竹風大)
但其實更常用的是以公司產品來分類
以上是隨口說說的
根據時空的遷移
每間公司的產品線都有可能有些調整
要應徵時再多注意一下囉
比較值得一提的是 大公司小公司理論
在花費相同時間的前提之下做探討
大公司的員工數多 分工細
你可以在一個電路上做到專精 100
但是做系統整合時 會變成弱勢
因為其他電路 你可能都不及格
小公司的員工數少
你有機會碰到很多種電路
雖然得不到一個100 但會有多個80
這對系統整合 反而成了優勢
因此 不管你身處在大公司或小公司
其實都有你進步的機會 只是方向不太同
可以斟酌自己的能力與性格做選擇
6.訓練成本
要訓練類比晶片專業研究生的成本很高
以國家的角度，或說是學校的角度，或說是實驗室的角度
都用了很多的資源在培育上
像是整個國家編列了很多金錢在科技扶植與培育
TSRI預算 科技部計畫 哥倫布計畫 愛因斯坦培植計畫
像是學校裡 有的有半導體製造中心
像是各個實驗室裡儀器 價格都不斐 電源供應器一個就二~五萬
好的示波器也要數十萬 高壓儀器 高頻儀器 要百萬
ESD 儀器要千萬以上 更別說探針 電子材料等林林總總的耗材
說完了硬體 還有軟體授權費呢
雖然C公司和S公司有給學界優待 但依舊是一筆開銷
此外 還要提供研究生獎助學金 以及每一次下線(晶片製造)都是一筆開銷
培養晶片專業的學生 真的是要花重金打造
(細節與數字 日後再整理成影片)
以上是我的分享 歡迎討論與分享
這邊順帶一提 學界與業界是有落差的
前者專注在新穎性
後者專注在量產與可靠性
因此在設計考量上就會出現歧異
如何補足這個 gap呢?
這邊也有空再來整理囉
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