作为一名本科是电气工程专业,硕士转向集成电路的学生,想要靠硕士期间的学习入行模拟ic行业其实不是一件易事。
读硕士前对ic行业并没有特别了解,后来才逐渐了解具体岗位方向有哪些,各自需要哪些知识,学习路径是怎样的。因为本科的电路基础还算比较扎实,决定走模拟ic的学习道路,但是在实际的学习中却发现远比想象中的要复杂困难得多。
在进入模拟IC行业之前,了解行业的具体岗位和所需技能是至关重要的。模拟IC设计不仅需要扎实的电路基础,还需要深入理解半导体器件的物理特性和工艺流程。通过系统的学习和项目实践,可以逐步掌握这些复杂的知识和技能,为未来的职业发展打下坚实的基础。在此分享一下自己的学习路线,为大家提供参考,能和大家一起学习进步,收获理想的offer。
模拟ic基础入门
首先,本科学习过的课程中,电路分析,模拟电路,信号与系统,自动控制原理等都至关重要,都要打牢基础。
例如模拟电路中,三极管、mos管的工作原理,三极管的各种常见放大电路的分析计算,功率放大电路,差分放大电路,运算放大器,这些都是学好模拟ic的重要基础;信号与系统对应模拟ic涉及小信号处理等知识,需要掌握拉普拉斯变换、傅立叶变换等知识;自动控制原理中,传递函数和零极点,幅频相频等概念,都是模拟ic中频域分析的重要工具;其他包括半导体物理、器件和工艺等知识也需要了解。
如何学好拉扎维
在模拟ic前期的学习过程中,我是跟着IC修真院的项目,与拉扎维的模拟cmos集成电路设计结合学习的。结合实际项目和课程讲解进行学习,可以更好地理解书中的理论知识。Razavi的书中包含了大量的例题和推导过程,通过与实际项目结合,可以更直观地理解这些复杂的概念和方法。光看书中的内容,很多比较晦涩难懂,很多推理过程也很繁琐,例题对于刚入门的学生来讲也难度很大,但与IC修真院老师的讲解课程相结合,会理解的更清晰透彻。跟着老师的课程PPT学习,有利于更快把握基础知识,学习一遍后再回头看书,会发现开始的很多难以理解的问题都能有所突破。在此分享一些学习中的经验与收获。
以拉扎维的模拟cmos集成电路设计来讲,第2章很基础,讲的是器件的基本工作原理、小信号模型和二级效应。第3章的单极放大器是重要基础章节,包括共源极、共漏极、共栅极、共源共栅极等,每一种拓扑的小信号模型都要自己推导一遍,低频增益,输出阻抗等都要非常熟悉,牢记于胸,对于以后推导复杂放大电路是非常必要的。
第4章差动放大器,差动放大器由于共模噪声抑制能力强被广泛使用,要理解差模信号和共模信号的概念,差分对的性能参数分析,计算大信号和小信号特性,如何计算共模抑制比等。第5章电流镜与偏置技术主要是为后面放大器的偏置电压和偏置电流的产生打基础,要理解什么是PVT,电流镜的设计思路,共源共栅电流镜、有源电流镜的分析等,比如OTA电路的大信号、小信号分析,能够熟练推导公式,在后面二级放大器的学习中也会涉及到。
第6章频率响应在引入寄生电容之后,如何对系统的频域特性进行分析,首先了解零极点的基本特性(极点在左半平面时,输出信号的相位比输入滞后;极点在右半平面时,输出信号的相位比输入超前;右半平面作用相反等等);然后用不同方法对典型放大电路拓扑进行分析,例如密勒近似,小信号模型推导等。第7章噪声,由于放大器对噪声的放大,输入信号的最小值受到限制,所以设计电路的时候要考虑噪声对电路的影响。需要了解噪声的表示方法,噪声的类型(热噪声和闪烁噪声为主),电阻和mos管的噪声等效模型,以及着重计算等效输入噪声。
第8章反馈,要深入理解反馈的含义,涉及自动控制原理中的内容;根据放大器的输入和输出类型,可以划分为电压放大器、跨阻放大器、跨导放大器和电流放大器;根据检测和返回的信号是电压还是电流信号,可以将反馈类型分为:电压-电压、电压-电流、电流-电流和电流-电压;反馈以及引入反馈会带来哪些影响,比如增益脱敏,终端阻抗变化,影响带宽,降低非线性等等。第9章也是非常重要的一章,一级二级运放的拓扑要非常熟悉,大信号和小信号模型,转换速率、共模反馈、输出输入范围、噪声源分析等等,书上的例题也比较重要,详细介绍了怎么设计一个放大器的思路。
之后就可以通过IC修真院提供的服务器开始学习仿真软件,从简单的电路拓扑比如第三章的简单的单级放大器开始搭电路并仿真,仿真直流dc、瞬态tran、交流ac、噪声noise、稳定性等等,在仿真中加深了理解。到后面的章节包括OTA五管运放,bandgap等,这时候会对教材有更加深刻的理解。
学习版图的重要性
课程中还会涉及对模拟版图的讲解,这一部分对于模拟ic工程师也是加分项。模拟版图设计直接影响芯片的性能和功耗,熟悉版图设计的工程师可以优化电路布局,减少寄生效应,提高电路的整体性能;可以更好地理解设计规则和工艺限制;在设计和调试过程中,可以快速识别和解决版图相关的问题,如寄生电容、寄生电阻等。虽然这一步的学习会花费大量时间,但是还是十分必要的。
前期的基础阶段十分重要,一定要打好基础再上手实际项目,不然在实际设计的过程中会忽略很多细节,搞懂每个步骤的设计原理,设计思路才是最重要的,以后在面试中才能更加从容。在后面流片项目开始的时候,我也常常回头翻看以前的基础课程,对后面电路拓扑的选择、理解都有好处。
模拟ic项目前半部分基础内容的学习分享就到这里,希望能对一起正在学习的同学有所帮助。
模拟ic学习是个漫长的过程,需要踏踏实实走好每一步,切不可急功近利,囫囵吞枣。希望每位同学都能学有所成,收获理想的offer。