教你成為優(yōu)秀的模擬集成電路設(shè)計(jì)工程師

　　怎么來(lái)訓(xùn)練一個(gè)剛剛畢業(yè)的工程師呢?我只能從我所從事的領(lǐng)域出發(fā)，模擬集成電路設(shè)計(jì)，我會(huì)提供一些在其他工程領(lǐng)域同樣有效的建議，讀者可以為他(她)自己的工作制定相應(yīng)的計(jì)劃(Program)。

　　1. 起初，畢業(yè)生會(huì)被分配到應(yīng)用工程師的工作。應(yīng)用工作是公司與客戶公眾間的技術(shù)紐扣，這個(gè)組會(huì)接客戶的電話來(lái)回答客戶的技術(shù)問(wèn)題，然后在沒(méi)有技術(shù)資料或者設(shè)計(jì)師的幫助下，通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室里搭建各種電路來(lái)幫助客戶解決各自的特定問(wèn)題。接電話只是應(yīng)用工作的一半，他們會(huì)用公司的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)應(yīng)用電路，然后寫(xiě)出一些技術(shù)文章，通常是發(fā)表在像EDN這種銷(xiāo)售雜志上。他們會(huì)寫(xiě)一些應(yīng)用文檔(Application Notes)，這會(huì)有助于教客戶如何實(shí)際使用公司的產(chǎn)品。成熟(Welll Developed)的應(yīng)用部門(mén)也會(huì)寫(xiě)Datasheet(譯者：這個(gè)單詞我從來(lái)沒(méi)有翻譯過(guò)，等會(huì)翻譯了再說(shuō)吧)，這樣會(huì)減輕設(shè)計(jì)工程師的擔(dān)子，但是也會(huì)使公司的文檔在質(zhì)量上和一致性上提高一個(gè)層次。我在這個(gè)行業(yè)里頭兩年的工作就是這個(gè)。有一次我曾經(jīng)讓一個(gè)芯片重新設(shè)計(jì)，因?yàn)楹芎?jiǎn)單，當(dāng)我在為這個(gè)芯片寫(xiě)Datasheet的時(shí)候我發(fā)現(xiàn)它不能為最終應(yīng)用提供出足夠的功能。當(dāng)然了，設(shè)計(jì)工程師一直都認(rèn)為他們的芯片足夠好。一個(gè)真正適應(yīng)了工作的應(yīng)用工程師可以參與到對(duì)新產(chǎn)品的選定工作中。

　　這個(gè)安排的要點(diǎn)是教會(huì)未來(lái)的設(shè)計(jì)工程師們知道：應(yīng)該設(shè)計(jì)什么，客戶需要什么(而不是想要什么)，怎樣與工廠交流，還有市場(chǎng)上大致的信息。我不會(huì)讓畢業(yè)生立即與客戶直接溝通，首先他們會(huì)為新產(chǎn)品寫(xiě)Datasheet，然后要求他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里搭建與工廠中使用我們芯片的類(lèi)似的電路。在高級(jí)應(yīng)用工程師的指導(dǎo)下，我們會(huì)要求他撰寫(xiě)應(yīng)用文檔。我相信對(duì)于設(shè)計(jì)工程師來(lái)說(shuō)，開(kāi)發(fā)優(yōu)秀的工程寫(xiě)作能力是非常重要的。

　　幾個(gè)月后，他們就可以回答客戶的電話了。我想前幾個(gè)電話應(yīng)該由高級(jí)工程師陪同，然后在電話后再教年輕的工程師。讓工程師盡可能的在客戶面前表現(xiàn)出專(zhuān)業(yè)和有助于客戶，來(lái)顯示出公司的良好形象，這是非常重要的。我們中的大多數(shù)給其他公司打電話尋求解決產(chǎn)品問(wèn)題的幫助時(shí)，只能得到一些沒(méi)用的重復(fù)。

　　這種應(yīng)用的工作會(huì)全職的持續(xù)6個(gè)月，然后再持續(xù)干6個(gè)月半天，比如說(shuō)上午，對(duì)于我們這些西海岸的人來(lái)說(shuō)。

　　2. 提取器件模型可以是下一個(gè)半職工作時(shí)間中的安排(上午App，下午Modeling)。在模擬電路設(shè)計(jì)中，使用精確、復(fù)雜的模型參數(shù)應(yīng)用到電路模擬器中是非常重要的。在開(kāi)始的時(shí)候，沒(méi)有好的模型會(huì)使我們不斷地重復(fù)設(shè)計(jì)，并且絕大多數(shù)設(shè)計(jì)師從來(lái)就沒(méi)有一個(gè)足夠精確的模型。當(dāng)電路的速度變得越來(lái)越快的時(shí)候，模型的準(zhǔn)確性就變得很致命了。更大一些的公司有模型參數(shù)組(Modeling Group)，或者要求工藝開(kāi)發(fā)工程師寫(xiě)模型。在我之前曾經(jīng)工作過(guò)的大公司里，我發(fā)現(xiàn)其實(shí)這些組的數(shù)據(jù)并不準(zhǔn)確。最近我們通過(guò)器件實(shí)例和一個(gè)知名的模擬器公司提供的模型對(duì)比做精度檢查，我們發(fā)現(xiàn)他們的數(shù)據(jù)純粹就是垃圾，因此我們靠自己自己準(zhǔn)確的提取器件模型。

　　這是一個(gè)普遍的設(shè)計(jì)需求，我會(huì)讓年輕的工程師在高級(jí)工程師的指導(dǎo)下，教他們這一領(lǐng)域的一些訣竅，然后從工藝實(shí)例中提取參數(shù)模型。這項(xiàng)工作也是一個(gè)將工程師浸泡在部門(mén)的仿真的各個(gè)步驟中的好機(jī)會(huì)，因?yàn)橥ㄟ^(guò)對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行電路仿真模擬數(shù)據(jù)與測(cè)試參數(shù)擬合，模型參數(shù)需要被不斷地驗(yàn)證和修改。這是個(gè)十分乏味的工作，它包括大量的細(xì)心的測(cè)量和推算，所以需要大概三個(gè)月的半職工作來(lái)重新描述一個(gè)工藝的特性。提取器件模型的工作確實(shí)可以給工程師一些基本概念：為了適合于不同的電路應(yīng)用要求，器件在電路和尺寸上的限制，這些概念中有些真的很神奇，有的對(duì)實(shí)際的技術(shù)能力非常有益，而且這些概念可以正確評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)中需要的精度和細(xì)節(jié)問(wèn)題。

　　由于提取器件工作冗長(zhǎng)乏味，很少的設(shè)計(jì)公司具備現(xiàn)有工藝的精確模型。

　　3. 然后布置一些版圖的工作就比較合適了。在ELantec我們的很多設(shè)計(jì)工程師都會(huì)完成自己新片的部分版圖設(shè)計(jì)，但是這在業(yè)內(nèi)是非常少見(jiàn)的。通常的做法是設(shè)計(jì)工程師向版圖工程師提供并不充足的設(shè)計(jì)信息，然后在版圖設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)上與他們爭(zhēng)吵，浪費(fèi)很多時(shí)間。設(shè)計(jì)師通常對(duì)最終的版圖檢查得并不仔細(xì)，偶爾還會(huì)堅(jiān)持修改那些本來(lái)很早就應(yīng)該檢查到的地方。當(dāng)項(xiàng)目不能按時(shí)完工的時(shí)候，設(shè)計(jì)師也會(huì)指責(zé)版圖工程師。這種事情每時(shí)每刻都在發(fā)生。

　　我會(huì)讓年輕的工程師在半職工作的第二個(gè)三個(gè)月的時(shí)間里，接手一個(gè)簡(jiǎn)單的版圖工作。他會(huì)為另外一個(gè)設(shè)計(jì)工程師畫(huà)版圖，然后觀察堆積在他身上的沒(méi)有效率之處，希望是通過(guò)眼睛來(lái)預(yù)防它們?cè)趯?lái)在自己身上發(fā)生。實(shí)際上，我們這些設(shè)計(jì)師發(fā)現(xiàn)畫(huà)自己的電路非常有用，你能感覺(jué)到什么類(lèi)型的電路適合于版圖設(shè)計(jì)，什么是優(yōu)秀的用于傳給版圖工程師的電路信息，并且你會(huì)面對(duì)器件匹配、電流/功率密度等問(wèn)題。設(shè)計(jì)師還會(huì)獲得在版圖設(shè)計(jì)之前估計(jì)電路的版圖尺寸的能力。最終能夠得到的是提高工程師的管理多人項(xiàng)目的能力。

　　4. 第一個(gè)真正的設(shè)計(jì)工作可以在第二年頭上開(kāi)始。這個(gè)項(xiàng)目應(yīng)該是被保證能夠成功的，比如說(shuō)把已經(jīng)存在的電路A與已經(jīng)存在的電路B連接起來(lái)，這種工作不需要?jiǎng)?chuàng)新，只是出于經(jīng)濟(jì)上的考慮。這是現(xiàn)代模擬IC設(shè)計(jì)的趨勢(shì)：為成功的芯片繼續(xù)精心設(shè)計(jì)，增加新的功能。年輕的工程師會(huì)被一個(gè)高級(jí)工程師監(jiān)督，這個(gè)高級(jí)工程師一般就是待增進(jìn)的芯片的初始設(shè)計(jì)者。高級(jí)工程師被授予管理年輕的工程師的權(quán)利，而且應(yīng)該為這個(gè)項(xiàng)目的結(jié)果負(fù)責(zé)。我們不應(yīng)該過(guò)早的考察年輕工程師對(duì)項(xiàng)目的管理能力，這對(duì)他們不公平。年輕工程師當(dāng)然也會(huì)為自己的電路畫(huà)版圖，然后測(cè)試芯片，然后寫(xiě)Datasheet。這段工作時(shí)期是為期5個(gè)月的全職設(shè)計(jì)工作，在等流片歸來(lái)的時(shí)間不計(jì)算在內(nèi)，然后再是為其兩個(gè)月的全職測(cè)試工作。

　　5. 現(xiàn)在第一個(gè)獨(dú)自的設(shè)計(jì)(Solo)可以開(kāi)始了。工程師已經(jīng)被帶著經(jīng)歷了設(shè)計(jì)的每一個(gè)步驟，除了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。產(chǎn)品開(kāi)發(fā)是設(shè)計(jì)師(我們只有當(dāng)年輕工程師設(shè)計(jì)的芯片進(jìn)入量產(chǎn)以后才會(huì)改稱(chēng)他們?yōu)椤霸O(shè)計(jì)師”)從市場(chǎng)部獲取產(chǎn)品細(xì)節(jié)然后將這些細(xì)節(jié)重組為一個(gè)更加可以被生產(chǎn)在硅片上的定義。在初始化產(chǎn)品定義的最后，設(shè)計(jì)師應(yīng)該能夠像公司報(bào)告預(yù)期的產(chǎn)品規(guī)范、功能和芯片尺寸。修改市場(chǎng)的初始需求通常會(huì)有很多困難和犧牲，這需要被設(shè)計(jì)經(jīng)理監(jiān)督。新項(xiàng)目大概將會(huì)繼承類(lèi)似現(xiàn)有的技術(shù)。年輕的設(shè)計(jì)師在這里會(huì)被允許使用一個(gè)版圖工程師了，但是應(yīng)該有可能需要最后一次測(cè)試芯片并且寫(xiě)Datasheet。

　　這個(gè)辦法會(huì)用去兩年多的時(shí)間，但是這樣做從一開(kāi)始對(duì)公司來(lái)說(shuō)都是值得的。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)說(shuō)，公司會(huì)用大約三年時(shí)間獲得一個(gè)成熟的設(shè)計(jì)師，而不是一般的至少七年時(shí)間。這也是一個(gè)在不招致破壞員工情緒和不影響項(xiàng)目的前提下，來(lái)觀察我們預(yù)期的工程師們會(huì)在哪里遇到困難的好機(jī)會(huì)。這些畢業(yè)生們也能夠決定設(shè)計(jì)這條路對(duì)自己來(lái)說(shuō)是否真的合適，而學(xué)徒的過(guò)程正好為他們跳往其他職業(yè)提供了很多機(jī)會(huì)。

　　我喜歡藝術(shù)職業(yè)中的這些概念：學(xué)徒工、學(xué)徒期滿的工人和大師。如果你在這個(gè)行業(yè)里干了足夠長(zhǎng)的時(shí)間，你就能獲得“高級(jí)”或者“職員”這樣的稱(chēng)謂。其實(shí)這是職位上的“通貨膨脹”，我在我們這行很少看見(jiàn)大師，我們中的絕大多數(shù)都屬于學(xué)徒期滿之流。我沒(méi)有把統(tǒng)一的內(nèi)涵放在形式上，我只是想要強(qiáng)調(diào)技能。

　　有一些工程師在剛剛畢業(yè)的時(shí)候就做好了為公司賺錢(qián)的準(zhǔn)備，但是非常少。大多數(shù)工程師都很稚嫩，需要被培養(yǎng)成為真正的工程師。對(duì)于公司來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)應(yīng)該訓(xùn)練他們的人，限制不應(yīng)承受的失敗的時(shí)候了。我曾經(jīng)在一個(gè)非常出名的IC設(shè)計(jì)公司工作了5年，它們喜歡吹噓他們20%的利潤(rùn)都返回到研發(fā)工作中。但實(shí)際上，這個(gè)公司的組織非?；靵y以至于多半數(shù)的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目都失敗了。對(duì)于項(xiàng)目的管理很混亂不說(shuō)，這公司還喜歡于”把一個(gè)工程師和一個(gè)項(xiàng)目都向著墻扔去，然后看他倆哪個(gè)能粘在墻上”。大多數(shù)被扔出去的設(shè)計(jì)師都是剛畢業(yè)不久的。

　　我們應(yīng)該通過(guò)上述的學(xué)徒過(guò)程來(lái)指導(dǎo)畢業(yè)生，來(lái)保護(hù)他們的激情和能量，來(lái)為我們大家確保一個(gè)更好的行業(yè)整體。