如何提高設(shè)計(jì)能力以及應(yīng)對(duì)研發(fā)挑戰(zhàn)(doc 8頁(yè))

1、如何提高設(shè)計(jì)能力以及應(yīng)對(duì)研發(fā)挑戰(zhàn) 在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中,EMI/EMC、低噪聲設(shè)計(jì)、RF設(shè)計(jì)、信號(hào)處理、電源管理等仍是困擾最多工程師的最主要技術(shù)挑戰(zhàn)；在項(xiàng)目層面的挑戰(zhàn)方面,"成本制約"高居榜首,并且比例有所提高,"缺乏先進(jìn)的測(cè)試和測(cè)量?jī)x器"今年躍居第二,緊跟其后的"對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不理解"與"缺乏最新器件的信息"比例相當(dāng)(見(jiàn)表2)。本刊特別邀請(qǐng)一些具有深厚技術(shù)背景的業(yè)界資深專(zhuān)家,來(lái)分享他們對(duì)提高設(shè)計(jì)能力以及應(yīng)對(duì)各種挑戰(zhàn)的獨(dú)到見(jiàn)解。這些專(zhuān)家分別來(lái)自測(cè)試設(shè)備廠(chǎng)商、領(lǐng)先半導(dǎo)體和相關(guān)技術(shù)提供商以及本地同處研發(fā)一線(xiàn)的系統(tǒng)廠(chǎng)商

2、,可以說(shuō)頗具權(quán)威性和代表性。          我們可以看到RF設(shè)計(jì)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)就是越來(lái)越多的部分會(huì)通過(guò)數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn),這就需要精通數(shù)字和射頻微波的綜合型人才；另一方面,研發(fā)的手段也需要更新,包括仿真工具和測(cè)試驗(yàn)證手段,這往往要結(jié)合工程師的多年經(jīng)驗(yàn)才能充分發(fā)揮其效用,因?yàn)槿魏我粋€(gè)細(xì)微的變化都可能引起設(shè)計(jì)質(zhì)量的改變,比如對(duì)于設(shè)計(jì)驗(yàn)證,我們可能會(huì)使用探頭連接方式來(lái)測(cè)試,任何探頭都會(huì)對(duì)被測(cè)對(duì)象帶來(lái)負(fù)載效應(yīng),若能得到探頭及其連接附件的仿真模型(如SPICE model),則可以仿真其負(fù)載效應(yīng)。   &

3、#160;   對(duì)于低噪聲電路設(shè)計(jì)的驗(yàn)證,我們要清楚測(cè)試設(shè)備本身的噪聲是多大。無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備的調(diào)制和解調(diào)部分可能完全用數(shù)字部分實(shí)現(xiàn),手邊的邏輯分析儀等工具是否支持星座圖測(cè)試、EVM測(cè)試就變得很關(guān)鍵；而對(duì)于FPGA設(shè)計(jì),能否驗(yàn)證其內(nèi)部節(jié)點(diǎn)和外圍電路之間的實(shí)時(shí)互動(dòng)關(guān)系是很重要,選擇適當(dāng)?shù)腇PGA和測(cè)試設(shè)備支持insight調(diào)試變得相對(duì)重要。       高速電路設(shè)計(jì)的測(cè)試和驗(yàn)證很困難,許多芯片封裝是BGA的形式,無(wú)法探測(cè)到一些關(guān)鍵信號(hào),同時(shí)對(duì)于一些高速信號(hào),標(biāo)準(zhǔn)上的定義往往是針對(duì)芯片管腳,而您能接觸到的測(cè)試點(diǎn)往往是距管腳有一段距離

4、,其間可能會(huì)有電容或一段傳輸線(xiàn),如何能得到無(wú)法直接觸及的點(diǎn)的波形非常關(guān)鍵；還有一種情況,在芯片管腳處測(cè)得的信號(hào)眼圖是閉合的,但實(shí)際上,電路系統(tǒng)運(yùn)行正常,這可能是因?yàn)樵谛酒瑑?nèi)部會(huì)對(duì)信號(hào)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的DSP處理,處理以后的眼圖是完全張開(kāi)的,只是由于這一部分完全用數(shù)學(xué)的方法實(shí)現(xiàn),設(shè)計(jì)者無(wú)法直接探測(cè)而已,如何解決這類(lèi)問(wèn)題呢,工程師可以結(jié)合仿真軟件和測(cè)量工具,將建模、仿真分析、實(shí)際量測(cè)融為一體,根據(jù)實(shí)際測(cè)量點(diǎn)得波形推斷其它點(diǎn)的波形,或推斷經(jīng)過(guò)某種特殊數(shù)學(xué)處理之后的波形。       很多情況下,我們受到經(jīng)費(fèi)的限制,無(wú)法得到很高級(jí)的儀器,但這并不意味

5、著無(wú)法提升研發(fā)水平,因此要充分發(fā)揮現(xiàn)有資源的優(yōu)勢(shì)。例如,若您從事寬帶通信系統(tǒng)(如信號(hào)帶寬超過(guò)80MHz)的研發(fā),可能不必?fù)?dān)心沒(méi)有一臺(tái)動(dòng)態(tài)范圍很高的儀器,因?yàn)閷拵盘?hào)本身的動(dòng)態(tài)范圍可能就不高,也許一臺(tái)矢量示波器就完全勝任這一測(cè)量任務(wù)。       安捷倫試圖從兩個(gè)角度來(lái)幫助工程師提高的研發(fā)水平。首先,我們最近大大加強(qiáng)了仿真軟件對(duì)信號(hào)完整性和EMI/EMC分析的效用,更重要的是,該仿真軟件可以和安捷倫的示波器、邏輯分析儀、頻譜分析儀、射頻信號(hào)源等測(cè)量工具合在一起使用,組成一個(gè)閉環(huán)的半實(shí)物仿真測(cè)試驗(yàn)證測(cè)試環(huán)境。其次,安捷倫力圖讓簡(jiǎn)單的儀器能夠完成復(fù)雜

6、的測(cè)量驗(yàn)證效用,比如其混合信號(hào)示波器只是在普通示波器的基礎(chǔ)上集成了額外的16個(gè)邏輯通道,成本遠(yuǎn)比邏輯分析儀加上示波器的方案低許多。另外,使普通的示波器和邏輯分析儀可以支持矢量信號(hào)的解調(diào)或解碼分析,這無(wú)疑可以節(jié)約大量的專(zhuān)用設(shè)備測(cè)試費(fèi)用。          坦白地說(shuō),我很驚訝地看到EMI/EMC、低噪聲以及RF設(shè)計(jì)成為中國(guó)設(shè)計(jì)者面臨的最主要挑戰(zhàn)。這也反映出中國(guó)的設(shè)計(jì)水平上了一個(gè)臺(tái)階,顯示他們已經(jīng)跨越邏輯設(shè)計(jì)階段,正處于質(zhì)量設(shè)計(jì)階段。       以EMI/EMC設(shè)計(jì)為例,只有好的

7、系統(tǒng)/印刷電路板EMC設(shè)計(jì)是不夠的。為了在芯片級(jí)獲得好的EMI/EMC性能,必須在芯片設(shè)計(jì)規(guī)劃階段就要予以考慮。諸如片上電源布線(xiàn)、總線(xiàn)電容、電源柵格電容以及外部耦合電容等都要仔細(xì)考慮。在芯片設(shè)計(jì)結(jié)束之前必須對(duì)EMC容差進(jìn)行深入的計(jì)算和分析。       在我看來(lái),最大的項(xiàng)目級(jí)挑戰(zhàn)就是缺乏有經(jīng)驗(yàn)的、熟知整個(gè)開(kāi)發(fā)流程的項(xiàng)目管理者。當(dāng)然每個(gè)項(xiàng)目都面臨成本限制,由于中國(guó)的運(yùn)營(yíng)成本較低,我們應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)較低的成本。然而,獲得一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的項(xiàng)目經(jīng)理似乎比如何管理成本更難。       英飛凌正致力于將最新的

8、技術(shù)帶到中國(guó),我們也為中國(guó)帶來(lái)了很多有挑戰(zhàn)的新項(xiàng)目。通過(guò)實(shí)際的項(xiàng)目,工程師將能提高研發(fā)的水平,僅從理論課程/培訓(xùn)是不可能獲得這種提高的。所以我的建議是多動(dòng)手、多實(shí)踐,你將獲益匪淺。        中國(guó)的確擁有能干的研發(fā)工程師,工程師、大學(xué)和研發(fā)團(tuán)隊(duì)的素質(zhì)不斷提高,研發(fā)能力不斷進(jìn)步,相比其他發(fā)達(dá)國(guó)家,研發(fā)的創(chuàng)新以及研發(fā)成果轉(zhuǎn)化為商業(yè)產(chǎn)品的能力必須進(jìn)一步增強(qiáng),以幫助提高投資回報(bào)。       對(duì)于如何應(yīng)對(duì)RF設(shè)計(jì)挑戰(zhàn),我認(rèn)為經(jīng)驗(yàn)不是一夜之間得來(lái)的,考慮到上市時(shí)間和遵守標(biāo)準(zhǔn)要求,工程師和制造

9、商應(yīng)該評(píng)估和充分利用某些提供商提供的經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的參考設(shè)計(jì)。       為了設(shè)計(jì)一個(gè)具有成本效益的系統(tǒng),需要瞄準(zhǔn)未來(lái)2-3年的趨勢(shì)盡早對(duì)系統(tǒng)的要求進(jìn)行清晰的定義。開(kāi)發(fā)者需要預(yù)先制定好清晰的策略和發(fā)展藍(lán)圖,而不是臨時(shí)來(lái)選擇恰好滿(mǎn)足要求的特殊解決方案。對(duì)于大公司,他們應(yīng)該培養(yǎng)與少數(shù)頂尖制造商的長(zhǎng)期合作關(guān)系,然后一同進(jìn)行系統(tǒng)的定義。這樣,他們就能規(guī)避那些最終會(huì)拖慢產(chǎn)出和上市時(shí)間的一系列問(wèn)題。       提供商們?cè)絹?lái)越多地提供完整平臺(tái)解決方案,而不只是某一點(diǎn)上的元器件方案,這為具有研發(fā)能力的公司帶來(lái)高價(jià)

10、值。這些提供商能夠幫助中國(guó)工程師理解完整系統(tǒng)中的問(wèn)題,與后者一起定義適合特定領(lǐng)域或客戶(hù)需求的下一代方案,并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的差異化。       對(duì)于高性能電子設(shè)計(jì),諸如電信應(yīng)用,電源管理和信號(hào)完整性目前是兩項(xiàng)重要的技術(shù)挑戰(zhàn)。在電源管理方面,設(shè)計(jì)者需要同時(shí)降低靜態(tài)功耗和動(dòng)態(tài)功耗以在功率預(yù)算內(nèi)實(shí)現(xiàn)更好的性能。例如,我們的客戶(hù)借助Xilinx特有的可減少漏電流而不影響性能的90nm三柵極氧化層(triple oxide)技術(shù)來(lái)降低靜態(tài)功耗。90nm工藝使晶體管尺寸更小,柵極電容就減少了,加上使用高性能、低功耗的嵌入式硬IP內(nèi)核,設(shè)計(jì)者還可以降低動(dòng)

11、態(tài)功耗。       至于信號(hào)完整性,設(shè)計(jì)應(yīng)該使串?dāng)_最小化以增強(qiáng)高速應(yīng)用的系統(tǒng)性能,包括普遍使用的存儲(chǔ)器接口。我們的客戶(hù)通過(guò)整合最新的SparseChervon輸出管腳位圖來(lái)減少串?dāng)_,這種位圖將地和電源管腳布置成靠近每個(gè)信號(hào)管腳。封裝內(nèi)耦合電容方案和連續(xù)的電源/地線(xiàn)面也可有助于減少電子設(shè)計(jì)中的串?dāng)_。       幾乎每一位電子設(shè)計(jì)者都會(huì)遇到增加系統(tǒng)級(jí)性能、降低整體成本和更快速面市這三大挑戰(zhàn)。在我看來(lái),電子設(shè)計(jì)者的最好機(jī)會(huì)是使用可編程技術(shù)來(lái)解決上述挑戰(zhàn)。如今平臺(tái)FPGA集成了4種主要的IC技術(shù)-邏

12、輯、串行連接、DSP和嵌入式處理,這使得設(shè)計(jì)者能夠開(kāi)發(fā)可編程的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)。另外,相比ASIC方案,電子設(shè)備制造商可通過(guò)使用FPGA來(lái)顯著降低R&D項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)。       我認(rèn)為中國(guó)研發(fā)社群最優(yōu)先應(yīng)該做的事情就是迅速學(xué)習(xí)最新IC技術(shù)和設(shè)計(jì)方法學(xué),以便創(chuàng)建面向本地市場(chǎng)和出口業(yè)務(wù)的創(chuàng)新產(chǎn)品。       半導(dǎo)體提供商應(yīng)該通過(guò)技術(shù)演示、培訓(xùn)中心和商展以及研討會(huì)、網(wǎng)站指南文章加速對(duì)本地設(shè)計(jì)工程師的知識(shí)轉(zhuǎn)移過(guò)程,同時(shí)必須提供易用的設(shè)計(jì)工具、IP內(nèi)核、參考設(shè)計(jì)以及開(kāi)發(fā)套件。另外,元器件公司可以與本地

13、客戶(hù)和大學(xué)形成合作伙伴關(guān)系、建立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,以提升后者的R&D水平和為中國(guó)市場(chǎng)開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用。       項(xiàng)目的時(shí)間進(jìn)度是研發(fā)人員的重要挑戰(zhàn)。由于中國(guó)企業(yè)普遍希望將產(chǎn)品的研發(fā)周期縮短,使得產(chǎn)品的質(zhì)量難以保證,而且產(chǎn)品的效用也會(huì)受到影響。這對(duì)設(shè)計(jì)工程師造成很大的困難,容易造成項(xiàng)目的失敗。       設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)也是挑戰(zhàn)。中國(guó)的工程師普遍年輕化,對(duì)產(chǎn)品的理解比較淺,而且喜歡不停地更換項(xiàng)目,不把一個(gè)項(xiàng)目做精,實(shí)際上對(duì)個(gè)人的發(fā)展是不利的。一個(gè)項(xiàng)目做不到2年,實(shí)際上并沒(méi)有完全理解這個(gè)項(xiàng)目,

14、沒(méi)有理解設(shè)計(jì)的精粹,感覺(jué)都懂了,實(shí)際上是一知半解。       提高設(shè)計(jì)能力的途徑：   (1) 解剖成功的產(chǎn)品,學(xué)習(xí)先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念。先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念是工程師成功的關(guān)鍵,多看多琢磨是最好的學(xué)習(xí)途徑,一流的工程師,需要具備一流的設(shè)計(jì)理念；   (2) 要有人跟蹤最新的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài),掌握技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài),提前做好技術(shù)的儲(chǔ)備工作,減少產(chǎn)品研發(fā)的周期；   (3) 要在思想上提高樹(shù)立做精品的理念。設(shè)計(jì)一個(gè)成功的產(chǎn)品首先要有做精品的意識(shí),才可能做出最好的產(chǎn)品。 &#

15、160;        間接參數(shù)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證是許多中國(guó)設(shè)計(jì)工程師的配合障礙,這通常被稱(chēng)為是"缺乏經(jīng)驗(yàn)"或"布板問(wèn)題"。這種問(wèn)題包括：?jiǎn)?dòng)設(shè)計(jì)、容差和異常狀態(tài)或輸入的恢復(fù)設(shè)計(jì)、連線(xiàn)的傳輸建模和EMI。在很多情況下,過(guò)分依賴(lài)和指望仿真工具會(huì)使簡(jiǎn)單的問(wèn)題復(fù)雜化,而在設(shè)計(jì)初期參考許多物理過(guò)程基礎(chǔ)理論、配合工具驗(yàn)證可以快速有效地改進(jìn)設(shè)計(jì)。       在實(shí)踐中,快速響應(yīng)、大電流電源帶來(lái)的問(wèn)題多數(shù)與布板過(guò)程中粗心的元件布局以及相關(guān)的布線(xiàn)有關(guān)。信號(hào)鏈中的鉗位和功率水平規(guī)劃

16、是RF設(shè)計(jì)中的一個(gè)普遍問(wèn)題,而這些問(wèn)題最終可能導(dǎo)致誤碼率提高或功耗增加。理解其物理機(jī)制以及信號(hào)的表現(xiàn)方式是成功設(shè)計(jì)一個(gè)電路的良好開(kāi)端。       應(yīng)對(duì)"成本制約"挑戰(zhàn)實(shí)際上是一個(gè)在削減支出和保證可實(shí)現(xiàn)性之間的折衷?xún)?yōu)化過(guò)程。即使市場(chǎng)價(jià)格壓力很大,也需要謹(jǐn)慎保持一定的設(shè)計(jì)余量和容差。必要時(shí),設(shè)計(jì)師須堅(jiān)持保留設(shè)計(jì)余量和容差,而可以裁減掉一些效用和特性。低設(shè)計(jì)余量和低容差會(huì)導(dǎo)致較高的現(xiàn)場(chǎng)故障風(fēng)險(xiǎn)。       余量和容差是具體電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域的問(wèn)題,但是對(duì)項(xiàng)目級(jí)的挑戰(zhàn)也有著重要影響。效

17、用、特性的裁減和組合通常是成本控制更有效的途徑。選擇那些能夠提供生產(chǎn)過(guò)程測(cè)試和驗(yàn)證設(shè)計(jì)的參考方案是安全快速進(jìn)入市場(chǎng)的捷徑。       做任何設(shè)計(jì)工作,迎接任何設(shè)計(jì)挑戰(zhàn),掌握技術(shù)、受過(guò)良好培訓(xùn)的工程師隊(duì)伍都是必不可少的。另外,我認(rèn)為"面市時(shí)間"和"缺乏對(duì)系統(tǒng)的宏觀(guān)理解"是兩項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。研究(Research)是做技術(shù)研究,開(kāi)發(fā)(Develop)是在技術(shù)研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)發(fā),這都需要一段時(shí)間,也是一種成本。如何能夠在最早的時(shí)間里把產(chǎn)品做出來(lái),放到市場(chǎng)上,對(duì)每個(gè)公司來(lái)說(shuō)都非常重要然而也是一大挑戰(zhàn)。 

18、      另外,"成本制約"和對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的理解不足同樣形成了挑戰(zhàn)。怎樣在短時(shí)間內(nèi)、在控制成本的情況下,把大的系統(tǒng)整合到一起,很快做出產(chǎn)品,需要有很強(qiáng)的項(xiàng)目管理能力,而在這方面,中國(guó)的經(jīng)驗(yàn)還不夠先進(jìn)。       在幫助工作提升中國(guó)設(shè)計(jì)能力方面,首先,飛利浦半導(dǎo)體將RD方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)移植到中國(guó),把比較復(fù)雜的項(xiàng)目拿到中國(guó)來(lái)做。我們目前在上海成立"消費(fèi)半導(dǎo)體創(chuàng)新中心(CBIC)"就是一個(gè)很好的例子。下一步則應(yīng)該協(xié)助中國(guó)使整體的RD環(huán)境更成熟,而并不是簡(jiǎn)單地把R

19、D的結(jié)果帶到中國(guó)來(lái)賣(mài),這樣可以形成一個(gè)環(huán)境,使整個(gè)行業(yè)和行業(yè)中的各個(gè)群體都受益。          在中國(guó),大部分電子工程師面臨產(chǎn)品快速面市和花時(shí)間掌握技術(shù)的兩難境地。我在拜訪(fǎng)客戶(hù)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)很多工程師以他們的經(jīng)驗(yàn)足以能很快地解決電路中的問(wèn)題,但他們中的大部分人沒(méi)有時(shí)間或意愿用電子學(xué)理論去研究這些問(wèn)題的根源,這會(huì)阻礙工程師進(jìn)一步提高他們的設(shè)計(jì)能力。當(dāng)他們遇到不熟悉的領(lǐng)域和情況,沒(méi)有正確理論的幫助,他們的經(jīng)驗(yàn)可能就不太有效了。       對(duì)于EMI/EMC、低噪聲設(shè)計(jì)、RF設(shè)計(jì)

20、這三種設(shè)計(jì)挑戰(zhàn),寄生參數(shù)是非常關(guān)鍵的,這需要工程師具有良好的理論基礎(chǔ)并不斷實(shí)踐；更加注重細(xì)節(jié)是提高解決這三種挑戰(zhàn)能力的另一個(gè)重要方面。在高頻或低噪聲系統(tǒng)中,每個(gè)效用塊都會(huì)影響整體系統(tǒng)性能,有些時(shí)候,工程師需要學(xué)習(xí)IC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以便開(kāi)發(fā)出最優(yōu)化的電路。       "成本制約"、"缺乏先進(jìn)的測(cè)試和測(cè)量?jī)x器"和"對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不理解"這三項(xiàng)挑戰(zhàn)均與技術(shù)資源的長(zhǎng)期投資有關(guān)。為了有效減少系統(tǒng)成本,工程師必須很好了解系統(tǒng),系統(tǒng)需要的是什么,權(quán)衡折衷的標(biāo)準(zhǔn)是什么。這需要工程師(特別是系統(tǒng)工程師)花時(shí)間

21、研究市場(chǎng)和客戶(hù)。后兩項(xiàng)只是一個(gè)時(shí)間和資金的投入問(wèn)題。沒(méi)有投資,公司將總是依賴(lài)芯片或技術(shù)提供商以及第三方。       作為IC提供商,TI提供許多工具以使設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)便。這些工具包括數(shù)據(jù)手冊(cè)、新技術(shù)的白皮書(shū)、評(píng)估板,參考設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)軟件、選擇指南、應(yīng)用說(shuō)明書(shū)、免費(fèi)軟件代碼實(shí)例、定制設(shè)計(jì)服務(wù)等,可幫助中國(guó)工程師開(kāi)發(fā)具有良好特性、高性能和低成本的個(gè)性化產(chǎn)品。          實(shí)際動(dòng)手是提高設(shè)計(jì)能力的最好途徑,做項(xiàng)目的多少與工程師的水平成正比,同時(shí)也要求工程師要不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。我是負(fù)責(zé)手機(jī)產(chǎn)品測(cè)試的高級(jí)工程師和主管,對(duì)于解決一些主要挑戰(zhàn)有一些體會(huì)。   1新效用的測(cè)試：這往往需要幾個(gè)部門(mén)協(xié)同工作。硬件部門(mén)提供原理圖及相應(yīng)的產(chǎn)品性能文檔,軟件部門(mén)提供相應(yīng)的軟件,測(cè)試部門(mén)才能研究出最適合的測(cè)試方案。測(cè)試方案包括新的測(cè)試軟件、測(cè)試硬件、測(cè)試夾具和測(cè)試儀器。   2客戶(hù)的新需求：目前,客戶(hù)對(duì)產(chǎn)品的成本控制得越來(lái)越嚴(yán),希望盡可能復(fù)用已有