模擬芯片設(shè)計(jì)師的三個(gè)層次——獨(dú)家專訪納芯微聯(lián)合創(chuàng)始人兼CTO 盛云

文︱王樹一

模擬芯片人才日益緊俏。一方面，近幾年半導(dǎo)體市場(chǎng)繁榮，越來越多模擬芯片創(chuàng)業(yè)公司成立，對(duì)工程師需求量大增，導(dǎo)致成熟人才不斷分流；另一方面，模擬人才培養(yǎng)周期慢，一名碩士生從畢業(yè)到真正獨(dú)立負(fù)責(zé)一款產(chǎn)品的開發(fā)，往往需要三四年時(shí)間，而要登堂入室，可能需要十年以上的持續(xù)修煉。需求多，培養(yǎng)慢，模擬芯片人才就更金貴，用納芯微盛云的話說就是：“現(xiàn)在優(yōu)秀的模擬芯片設(shè)計(jì)師千金難求。”

近日，探索科技(ID：techsugar)獨(dú)家專訪了納芯微聯(lián)合創(chuàng)始人兼CTO盛云，就模擬芯片設(shè)計(jì)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)與行業(yè)人才等話題進(jìn)行了探討。

模擬芯片設(shè)計(jì)如何“三步進(jìn)階”

那么，如何成為一名優(yōu)秀的模擬芯片設(shè)計(jì)師？盛云建議，要想成為優(yōu)秀的模擬設(shè)計(jì)師，年輕的工程師可以分三步走：先要吃透理論；然后通過參與實(shí)際項(xiàng)目反復(fù)練習(xí)，培養(yǎng)出工程直覺；以上基礎(chǔ)扎實(shí)后，再打通上下環(huán)節(jié)，結(jié)合具體應(yīng)用，才能實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。

與數(shù)字電路不同，模擬電路很多時(shí)候是模糊邏輯，需要考慮的變量特別多，往往沒有絕對(duì)優(yōu)化路徑，工程師需要根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際需求來做出相對(duì)優(yōu)化的選擇。如果對(duì)電路理論理解得不夠深，而主要依賴經(jīng)驗(yàn)和EDA工具仿真做模擬芯片開發(fā)，雖然早期可能上手快，但很容易遇到瓶頸。

盛云認(rèn)為，在模擬設(shè)計(jì)中，仿真主要作為驗(yàn)證工具來用，不能依賴仿真做開發(fā)。工程師可以利用仿真工具來建立對(duì)電路的直觀理解，快速掌握電路架構(gòu)，定位問題和解決問題，但工具只是工具，在職業(yè)生涯早期過于依賴工具，并不利于建立起對(duì)電路的深刻理解。

“像Razavi和Willy Sansen等寫的經(jīng)典書本，要反復(fù)去看，書本上涉及到的知識(shí)點(diǎn)，要理解透，在此基礎(chǔ)上，補(bǔ)充具體應(yīng)用的知識(shí)，再加上工程實(shí)踐，才能做好電路。”盛云表示，通過這樣從理論到實(shí)踐、再把項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)上升到理論的循環(huán)往復(fù)，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，持續(xù)訓(xùn)練以形成技術(shù)直覺。他說：“所謂的技術(shù)直覺就類似于在AI里的加速器，在工程師大腦里面構(gòu)建一個(gè)電路設(shè)計(jì)加速器，從而能快速準(zhǔn)確地判斷電路設(shè)計(jì)是否合理，并且去定位問題。然后在此基礎(chǔ)上，逐漸去把控規(guī)模更大的電路設(shè)計(jì)，這是我對(duì)模擬芯片設(shè)計(jì)的理解。”

有了扎實(shí)的電路理論基礎(chǔ)與敏銳的技術(shù)直覺，已經(jīng)具備了成為優(yōu)秀模擬工程師的必要條件，如果想更進(jìn)一步，成為精英級(jí)設(shè)計(jì)師，則需要拓寬自己的知識(shí)面，從系統(tǒng)角度全盤考慮產(chǎn)品定義，而并非是局限在具體電路實(shí)現(xiàn)上。例如，加強(qiáng)對(duì)器件和工藝的理解，將有助于模擬設(shè)計(jì)師從器件與工藝層面和設(shè)計(jì)做折中，從而實(shí)現(xiàn)更優(yōu)選擇，甚至可以改進(jìn)工藝，從而實(shí)現(xiàn)更定制化的產(chǎn)品。

模擬芯片創(chuàng)新方向：組合式創(chuàng)新

在電子系統(tǒng)中，模擬芯片扮演與物理世界打交道的角色，因而模擬芯片受物理世界因素影響比數(shù)字芯片要大，無論是器件與工藝、封裝與材料，還是PCB走線與外部器件，都會(huì)影響到模擬芯片的性能。而歷經(jīng)數(shù)十年發(fā)展，模擬電路的結(jié)構(gòu)雖然未必被窮盡，但大幅度的創(chuàng)新空間已經(jīng)越來越小。因而跳脫出電路本身，把模擬芯片開發(fā)、制造、應(yīng)用環(huán)節(jié)的影響因素都考慮在內(nèi)，通過組合工藝、封裝、電路設(shè)計(jì)與系統(tǒng)應(yīng)用等多環(huán)節(jié)的創(chuàng)新點(diǎn)，來實(shí)現(xiàn)性能與成本優(yōu)勢(shì)的有效提升，就成為當(dāng)前模擬芯片創(chuàng)新的主流方向。

所以，盛云表示，模擬高手要綜合考慮這些因素，并與具體電路設(shè)計(jì)技術(shù)相結(jié)合，才能夠定義出有開創(chuàng)性的產(chǎn)品，盛云將這種創(chuàng)新稱之為“組合式創(chuàng)新”。 

“比如納芯微的電流傳感器芯片，不是一個(gè)簡(jiǎn)單的芯片，而更像一個(gè)小模組。”用一顆電流傳感器芯片為例，盛云向探索科技講解組合式創(chuàng)新到底如何實(shí)現(xiàn)，他說：“我們需要從優(yōu)化工藝的角度，去提升霍爾磁傳感器部分的性能；同時(shí)要配一個(gè)高精度、低噪聲、低偏置的模擬前端電路，來準(zhǔn)確傳輸傳感器信號(hào)；還要在封裝上集成低阻抗電流路徑，同時(shí)還要解決高隔離度的耐壓?jiǎn)栴}；而提高靈敏度，降低應(yīng)力影響，也離不開各種創(chuàng)新的封裝設(shè)計(jì)。這顆芯片就是典型的組合式創(chuàng)新，通過這樣的創(chuàng)新，為我們的客戶帶來更多價(jià)值。”

異質(zhì)集成技術(shù)是當(dāng)前的熱點(diǎn)方向，硅光電路和芯粒（Chiplet）封裝等也是典型的組合式創(chuàng)新技術(shù)案例。

對(duì)于電路設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)成熟的工程師，盛云鼓勵(lì)他們從產(chǎn)品和應(yīng)用的角度去理解客戶的真實(shí)需求，參與到產(chǎn)品開發(fā)的全流程中，從而逐步建立起對(duì)產(chǎn)品和應(yīng)用的深入理解，最終具備組合式創(chuàng)新的能力。

納芯微的人才養(yǎng)成計(jì)劃

“一代拳王”現(xiàn)象在模擬芯片領(lǐng)域并不突出。在筆者看來，模擬市場(chǎng)很分散，單一產(chǎn)品全市場(chǎng)每年銷售額有幾千萬元就值得做，因而很少有模擬芯片公司只靠一兩款明星產(chǎn)品就能在市場(chǎng)立足，要持續(xù)出產(chǎn)品，做出產(chǎn)品“軍團(tuán)”才能生存。全球領(lǐng)先的模擬芯片公司，在量產(chǎn)的料號(hào)往往有數(shù)萬個(gè)。想在模擬市場(chǎng)出頭，就要不斷拓展新市場(chǎng)，就要綿密延續(xù)地推出新產(chǎn)品，而這種擴(kuò)張自然離不開人才。

盛云強(qiáng)調(diào)，模擬芯片設(shè)計(jì)公司未來發(fā)展的關(guān)鍵因素之一是人才儲(chǔ)備，在人才爭(zhēng)奪日益激烈的當(dāng)下，成熟人才供給越來越受限，因而企業(yè)培養(yǎng)自己的人才就顯得尤為重要。

納芯微的人才培養(yǎng)計(jì)劃主要分為內(nèi)外兩部分。外部計(jì)劃主要是通過校企合作，與相關(guān)高校在學(xué)術(shù)研究、產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目等層面建立密切合作關(guān)系。例如，國(guó)際固態(tài)電路學(xué)會(huì)（ISSCC）2022年的一篇關(guān)于隔離電源的論文，就是由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“中科大”）國(guó)家示范性微電子學(xué)院程林教授課題組與納芯微合作貢獻(xiàn)。

作為集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域最高級(jí)別會(huì)議，ISSCC向來被視作芯片設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)。程林教授課題組的這一研究，目的是為解決當(dāng)前直流隔離電源效率較低、EMI較大的痛點(diǎn)。傳統(tǒng)隔離DC-DC轉(zhuǎn)換器降低EMI的方法大多局限于板級(jí)層面，開發(fā)成本高，且無法從根源上解決EMI問題。程林教授課題組提出了一種新型發(fā)射端拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在芯片層面上減小隔離電源系統(tǒng)的共模電流，以降低EMI輻射。此外，該研究提出的架構(gòu)只采用了低壓功率管，從而有效提高了振蕩器的轉(zhuǎn)換效率，降低了芯片成本。

盛云解釋，企業(yè)想要在產(chǎn)品上保持持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力，就一定要在關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新研究上提前布局。比如與中科大的合作，既為納芯微下一代隔離電源芯片產(chǎn)品開發(fā)儲(chǔ)備了關(guān)鍵技術(shù)，也是公司主動(dòng)參與高校人才培養(yǎng)過程，為解決芯片行業(yè)人才短缺問題承擔(dān)了一定的企業(yè)責(zé)任。

對(duì)加入公司的新員工而言，納芯微也有完整的培訓(xùn)計(jì)劃與成長(zhǎng)體系。應(yīng)屆生入職后，公司會(huì)分配相應(yīng)的企業(yè)導(dǎo)師進(jìn)行指導(dǎo)，新員工通過日常技術(shù)分享會(huì)、項(xiàng)目評(píng)審會(huì)和納芯微技術(shù)大會(huì)（Novosense Technology Conference，簡(jiǎn)稱NTC）等了解自己所從事方向的技術(shù)與項(xiàng)目進(jìn)展情況，從而逐步積累經(jīng)驗(yàn)，最終為項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)打好基礎(chǔ)。

作為一家目標(biāo)定位在長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的芯片公司，納芯微很早就意識(shí)到研發(fā)工作與人才培養(yǎng)是工作的重心。自2017年開始，納芯微已經(jīng)成功舉辦了五屆NTC。“那時(shí)候全公司才30多個(gè)人，我們研發(fā)人員就圍坐在一個(gè)小會(huì)議室里，大家相互分享技術(shù)體會(huì)和心得，這幾年公司發(fā)展越來越壯大，每一屆NTC都有很多人踴躍投稿參與，我們會(huì)選擇其中比較優(yōu)秀的在會(huì)議上展示。”回想起第一屆NTC時(shí)的情況，盛云頗多感慨，他表示，NTC給工程師提供了很好的技術(shù)交流機(jī)會(huì)，也強(qiáng)化了公司對(duì)自主創(chuàng)新的重視。

盛云說：“納芯微是一家年輕又有活力的公司，我們企業(yè)價(jià)值觀中有兩點(diǎn)是：“持續(xù)學(xué)習(xí)”和“堅(jiān)持長(zhǎng)期價(jià)值”。對(duì)技術(shù)的尊重、對(duì)工程師文化建設(shè)的重視和對(duì)工程師的長(zhǎng)期培養(yǎng)是我們企業(yè)價(jià)值觀中很重要的一部分，其中，NTC就是納芯微鼓勵(lì)技術(shù)創(chuàng)新、經(jīng)驗(yàn)分享與內(nèi)部培養(yǎng)的一個(gè)具體體現(xiàn)。”

縮小與國(guó)際巨頭差距還須戒驕戒躁

近年來，本土模擬芯片公司進(jìn)步很快，在不少應(yīng)用品類中有優(yōu)異表現(xiàn)，已經(jīng)形成了局部突破態(tài)勢(shì)。在盛云看來，納芯微的隔離產(chǎn)品和傳感器產(chǎn)品已經(jīng)不輸于國(guó)際巨頭，而其中部分新型號(hào)由于在技術(shù)創(chuàng)新上投入更多，因而性能比國(guó)際大廠還有優(yōu)勢(shì)，這種性能上的優(yōu)勢(shì)，也獲得了頭部客戶的認(rèn)可與反饋。本土優(yōu)秀的模擬工程師水平，與國(guó)際同行相比，也毫不遜色。

但本土公司與國(guó)際巨頭在整體上仍有差距。只有當(dāng)模擬芯片公司發(fā)展到一定階段，產(chǎn)品組合更豐富了，同時(shí)，憑借模擬技術(shù)與IP之間很多的共通性，才能達(dá)到較大的規(guī)模效應(yīng)。這種規(guī)模效應(yīng)，也能為研發(fā)新產(chǎn)品及組合式創(chuàng)新帶來更大優(yōu)勢(shì)。

盛云認(rèn)為，領(lǐng)先的本土模擬芯片公司想要擴(kuò)大規(guī)模、長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，縮小和國(guó)際大廠的差距，還須戒驕戒躁。“發(fā)展的關(guān)鍵在于人才和創(chuàng)新的企業(yè)文化，我們需要吸納優(yōu)秀的工程師，并培養(yǎng)他們成長(zhǎng)，同時(shí)也要養(yǎng)成鼓勵(lì)創(chuàng)新的企業(yè)文化。”盛云強(qiáng)調(diào)，發(fā)展中“耐心”很重要，“差距”讓很多從業(yè)者焦慮，但欲速則不達(dá)，揠苗助長(zhǎng)反而會(huì)適得其反，他表示，要持續(xù)地投入資源，耐心地去積累新技術(shù)和IP。

盛云師從復(fù)旦大學(xué)洪志良教授。作為模擬芯片學(xué)術(shù)界的元老，洪志良教授已經(jīng)培養(yǎng)了數(shù)百位優(yōu)秀的研究生和博士，如今遍布國(guó)內(nèi)模擬芯片產(chǎn)業(yè)鏈，很多已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)棟梁之材，他雖已過退休年齡，但仍然奮斗在教育一線。

“洪老師教給我的不只是電路設(shè)計(jì)技術(shù)，更重要的是一種生活態(tài)度。他不僅專注于學(xué)術(shù)研究和學(xué)生培養(yǎng)，還一直堅(jiān)持運(yùn)動(dòng)，跟學(xué)生一起踢足球、打籃球。認(rèn)認(rèn)真真工作，認(rèn)認(rèn)真真生活。”多年來，盛云一直以洪教授作為自己的楷模，他期許自己像導(dǎo)師一樣兢兢業(yè)業(yè)為本土芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展盡心盡力，他說：“我希望通過納芯微這個(gè)平臺(tái)，為國(guó)產(chǎn)芯片技術(shù)進(jìn)步和行業(yè)培養(yǎng)更多的人才做一點(diǎn)貢獻(xiàn)。”

受訪人簡(jiǎn)介

盛云

蘇州納芯微電子股份有限公司聯(lián)合創(chuàng)始人、副總經(jīng)理、CTO

盛云先生于2013年創(chuàng)立了蘇州納芯微電子股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“納芯微”），兼任公司副總經(jīng)理及CTO，負(fù)責(zé)公司的整體技術(shù)布局、芯片研發(fā)和產(chǎn)品規(guī)劃。

盛云具有豐富的芯片研發(fā)和半導(dǎo)體企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理經(jīng)驗(yàn)。自創(chuàng)立納芯微以來，他帶領(lǐng)公司始終堅(jiān)持面向高端模擬及混合信號(hào)芯片領(lǐng)域的獨(dú)立創(chuàng)新和自主研發(fā)，不斷豐富產(chǎn)品品類、開拓前瞻研發(fā)。截至2021年，公司已擁有專利49項(xiàng)，其中發(fā)明專利17項(xiàng)；擁有軟件著作權(quán)12項(xiàng)，另有集成電路布圖登記證書28項(xiàng)。目前，納芯微已形成了“信號(hào)感知”、“功率驅(qū)動(dòng)”和“系統(tǒng)互連”三大產(chǎn)品系列，年產(chǎn)銷各類芯片超過10億顆，廣泛應(yīng)用于通信、工業(yè)自動(dòng)化、汽車電子及消費(fèi)電子領(lǐng)域。2022年4月22日，公司在上交所科創(chuàng)板上市。

2008年，盛云畢業(yè)于復(fù)旦大學(xué)微電子專業(yè)，獲得碩士學(xué)位。