高手对模电的理解

classroom · 2020-12-3 15:54

电子科学与技术作为一级学科，到了更高阶段分为：微电子学与固体电子学、电路与系统等几个二级学科。现实中，二者之间的区别不像概念上那样明确，微电子始终是本学科一路传承，但是电路与系统在不同学校所侧重的方向差别很大。有的学校电路与系统还是微电子，比如东南;有的学校电路与系统其实是通信，比如交大。电子科学与技术(微电子)可以分为理学和工学两个方向。打个比方，所有的电子产品看成是人体，那么集成电路/芯片就是大脑。理学方向就是在研究大脑的分子组织结构，工学方向就是在思考如何由无倒有地设计一个大脑。

   理学方向主要研究半导器件体材料，芯片制造等微电子电路物理层面上的东西，我们俗称“做器件”，以吉大、山大和北大等为强。在中国IC行业，“做器件”就业面相对窄些，此方向的学生去研究所和代工厂的很多。

   工学方向主要研究集成电路设计、测试验证等，我们俗称“做设计”，以清华啊、复旦、哈工大、天大等等为典型。纯正的集成电路设计包含数字IC和模拟IC两个方向，它们拥有各自不同的应用领域，一般数字IC的器件密度在平方毫米上可以达到千万和亿的数量级，模拟IC则低几个数量级。

   数字IC基本上就是写代码编程序，然后用软件自动把代码转换成所设计的物理级的电路。做数字吃的是年轻饭，随着年龄的增大设计电路就越发困难了，而且非科班出身的学生也可以转到数字IC上去，像计算机专业的人就有很多。因为数字IC Design需要很强的逻辑性和反应性，所以数字集成电路工程师都是一些才华横溢的人物。像俺这种反应稍显迟钝的人因为直觉感性敏锐，所以就是天生滴从事模拟IC的咧。

   模拟IC继承了传统电路设计的精髓，设计者利用设计软件工具，计算参数布局电路元器件来完成一个电路。做模拟IC靠得是经验和耐力，且越老越吃香，通常培养一个合格的模拟IC工程师要十年的时间，本科刚刚毕业就想从事设计工作基本不可能。曾经看过这样一句话，模拟工程师的基本工具就是：一支铅笔，一个计算器，一张草稿纸和一台计算机。

   模拟IC具体可以分为射频集成电路设计，数字模拟混合集成电路设计AD/DA和常规模拟集成电路设计等几个方向。俺现在做的东西就是AD芯片设计。

按照大师拉扎维的说法，模拟IC工程师三要素就是：工程师的直觉，数学家的严谨，艺术家的创造力。

   做模拟集成电路设计，在学好至少学过《半导体物理》、《双极性晶体管与金属氧化物场效应管》和《集成电设计基础》基础之上，就可以逐渐进入模拟IC的世界了。这里有一点要特别说明的，大家要学的公共课《模拟电子技术》对模拟IC设计者极其极其极其重要，甚至超过了上面所说的三门课。这门课学不好的话，在模拟IC入门时会极其痛苦，而你所作的只能是重新从书堆里找出《模电》从头恶补再看，俺就在这上面载了大跟头，吃了大亏，耗费了大量时间和精力。

对于喜欢模拟IC的同学来说，大四毕业设计所选定的课题就大致定向了，如果你做模拟IC的课题，可以算是开始在这个方向开始入门了。

关于教材方面的东西。

做模拟IC的人都知道三本圣经：1.《模拟CMOS集成电路设计》，拉扎维著;2.《CMOS模拟集成电路设计》，艾伦著;3.《模拟集成电路分析与设计》，格雷著。

   拉扎维和艾伦的教材是最受欢迎的两本，二者各有所长，Razavi注重理论讲解，Allen注重工程实用性。拉扎维的中文版是西交大陈规灿教授翻译的，无论是翻译水平还是书的印刷质量都堪称一流，所以一般老师都会推荐这本书给入门者。但是在研究生阶段，这两本是缺一不可的，两者相互配合是最佳的使用方式。

   至于格雷的书，堪称经典中的经典，不过因为北航翻译的中文版实在太烂，英文版阅读效率又低，所以受欢迎程度稍逊。但是格雷却是三者中学术成就最大水平最高的，是大师中的大师。模拟IC中N个大牛级、牛犇级、大师级水平的人物皆出其门下，比如鲁汶天主教大学的欧洲模拟IC圣人Sansen。