如何提高设计能力以及应对研发挑战(doc8)

1、.：.；如何提高设计才干以及应对研发挑战在详细设计过程中，EMI/EMC、低噪声设计、RF设计、信号处置、电源管理等仍是困扰最多工程师的最主要技术挑战；在工程层面的挑战方面，本钱制约高居榜首，并且比例有所提高，缺乏先进的测试和丈量仪器今年跃居第二，紧跟其后的对相关规范不了解与缺乏最新器件的信息比例相当(见表2)。本刊特别约请一些具有深沉技术背景的业界资深专家，来分享他们对提高设计才干以及应对各种挑战的独到见解。这些专家分别测试设备厂商、领先半导体和相关技术供应商以及本地同处研发一线的系统厂商，可以说颇具权威性和代表性。 我们可以看到RF设计的一个开展趋势就是越来越多的部分会经过数字电路来实现，

2、这就需求知晓数字和射频微波的综合型人才；另一方面，研发的手段也需求更新，包括仿真工具和测实验证手段，这往往要结合工程师的多年阅历才干充分发扬其效果，由于任何一个细微的变化都能够引起设计质量的改动，比如对于设计验证，我们能够会运用探头衔接方式来测试，任何探头都会对被测对象带来负载效应，假设能得到探头及其衔接附件的仿真模型(如SPICEmodel)，那么可以仿真其负载效应。 对于低噪声电路设计的验证，我们要清楚测试设备本身的噪声是多大。无线通讯设备的调制和解调部分能够完全用数字部分实现，手边的逻辑分析仪等工具能否支持星座图测试、EVM测试就变得很关键；而对于FPGA设计，能否验证其内部节点和外围电

3、路之间的实时互动关系是很重要，选择适当的FPGA和测试设备支持insight调试变得相对重要。 高速电路设计的测试和验证很困难，许多芯片封装是BGA的方式，无法探测到一些关键信号，同时对于一些高速信号，规范上的定义往往是针对芯片管脚，而您能接触到的测试点往往是距管脚有一段间隔 ，其间能够会有电容或一段传输线，如何能得到无法直接触及的点的波形非常关键；还有一种情况，在芯片管脚处测得的信号眼图是闭合的，但实践上，电路系统运转正常，这能够是由于在芯片内部会对信号进展专门的DSP处置，处置以后的眼图是完全张开的，只是由于这一部分完全用数学的方法实现，设计者无法直接探测而已，如何处理这类问题呢，工程师可

4、以结合仿真软件和丈量工具，将建模、仿真分析、实践量测融为一体，根据实践丈量点得波形推断其它点的波形，或推断经过某种特殊数学处置之后的波形。 很多情况下，我们遭到经费的限制，无法得到很高级的仪器，但这并不意味着无法提升研发程度，因此要充分发扬现有资源的优势。例如，假设您从事宽带通讯系统(如信号带宽超越80MHz)的研发，能够不用担忧没有一台动态范围很高的仪器，由于宽带信号本身的动态范围能够就不高，也许一台矢量示波器就完全胜任这一丈量义务。 安捷伦试图从两个角度来协助 工程师提高的研发程度。首先，我们最近大大加强了仿真软件对信号完好性和EMI/EMC分析的功能，更重要的是，该仿真软件可以和安捷伦的

5、示波器、逻辑分析仪、频谱分析仪、射频信号源等丈量工具合在一同运用，构成一个闭环的半实物仿真测实验证测试环境。其次，安捷伦力图让简单的仪器可以完成复杂的丈量验证功能，比如其混合信号示波器只是在普通示波器的根底上集成了额外的16个逻辑通道，本钱远比逻辑分析仪加上示波器的方案低许多。另外，使普通的示波器和逻辑分析仪可以支持矢量信号的解调或解码分析，这无疑可以节约大量的公用设备测试费用。 坦率地说，我很诧异地看到EMI/EMC、低噪声以及RF设计成为中国设计者面临的最主要挑战。这也反映出中国的设计程度上了一个台阶，显示他们曾经跨越逻辑设计阶段，正处于质量设计阶段。 以EMI/EMC设计为例，只需好的系

6、统/印刷电路板EMC设计是不够的。为了在芯片级获得好的EMI/EMC性能，必需在芯片设计规划阶段就要予以思索。诸如片上电源布线、总线电容、电源栅格电容以及外部耦合电容等都要仔细思索。在芯片设计终了之前必需对EMC容差进展深化的计算和分析。 在我看来，最大的工程级挑战就是缺乏有阅历的、熟知整个开发流程的工程管理者。当然每个工程都面临本钱限制，由于中国的运营本钱较低，我们应该可以实现较低的本钱。然而，获得一个阅历丰富的工程经理似乎比如何管理本钱更难。 英飞凌正努力于将最新的技术带到中国，我们也为中国带来了很多有挑战的新工程。经过实践的工程，工程师将能提高研发的程度，仅从实际课程/培训是不能够获得这

7、种提高的。所以我的建议是多动手、多实际，他将获益匪浅。 中国确实拥有能干的研发工程师，工程师、大学和研发团队的素质不断提高，研发才干不断提高，相比其他兴隆国家，研发的创新以及研发成果转化为商业产品的才干必需进一步加强，以协助 提高投资报答。 对于如何应对RF设计挑战，我以为阅历不是一夜之间得来的，思索到上市时间和遵守规范要求，工程师和制造商应该评价和充分利用某些供应商提供的经过验证的参考设计。 为了设计一个具有本钱效益的系统，需求瞄准未来2-3年的趋势尽早对系统的要求进展明晰的定义。开发者需求预先制定好明晰的战略和开展蓝图，而不是暂时来选择恰好满足要求的特殊处理方案。对于大公司，他们应该培育与

8、少数顶尖制造商的长期协作关系，然后一同进展系统的定义。这样，他们就能躲避那些最终会拖慢产出和上市时间的一系列问题。 供应商们越来越多地提供完好平台处理方案，而不只是某一点上的元器件方案，这为具有研发才干的公司带来高价值。这些供应商可以协助 中国工程师了解完好系统中的问题，与后者一同定义适宜特定领域或客户需求的下一代方案，并实现产品的差别化。 对于高性能电子设计，诸如电信运用，电源管理和信号完好性目前是两项重要的技术挑战。在电源管理方面，设计者需求同时降低静态功耗和动态功耗以在功率预算内实现更好的性能。例如，我们的客户借助Xilinx特有的可减少漏电流而不影响性能的90nm三栅极氧化层(trip

9、leoxide)技术来降低静态功耗。90nm工艺使晶体管尺寸更小，栅极电容就减少了，加上运用高性能、低功耗的嵌入式硬IP内核，设计者还可以降低动态功耗。 至于信号完好性，设计应该使串扰最小化以加强高速运用的系统性能，包括普遍运用的存储器接口。我们的客户经过整合最新的SparseChervon输出管脚位图来减少串扰，这种位图将地和电源管脚布置成接近每个信号管脚。封装内耦合电容方案和延续的电源/地线面也可有助于减少电子设计中的串扰。 几乎每一位电子设计者都会遇到添加系统级性能、降低整体本钱和更快速面市这三大挑战。在我看来，电子设计者的最好时机是运用可编程技术来处理上述挑战。如今平台FPGA集成了4

10、种主要的IC技术-逻辑、串行衔接、DSP和嵌入式处置，这使得设计者可以开发可编程的系统级设计。另外，相比ASIC方案，电子设备制造商可经过运用FPGA来显著降低R&D工程的风险。 我以为中国研发社群最优先应该做的事情就是迅速学习最新IC技术和设计方法学，以便创建面向本地市场和出口业务的创新产品。 半导体供应商应该经过技术演示、培训中心和商展以及研讨会、网站指南文章加速对本地设计工程师的知识转移过程，同时必需提供易用的设计工具、IP内核、参考设计以及开发套件。另外，元器件公司可以与本地客户和大学构成协作同伴关系、建立结合实验室，以提升后者的R&D程度和为中国市场开发新的运用。 工程的时间进度是研

11、发人员的重要挑战。由于中国企业普遍希望将产品的研发周期缩短，使得产品的质量难以保证，而且产品的功能也会遭到影响。这对设计工程师呵斥很大的困难，容易呵斥工程的失败。 设计阅历也是挑战。中国的工程师普遍年轻化，对产品的了解比较浅，而且喜欢不停地改换工程，不把一个工程做精，实践上对个人的开展是不利的。一个工程做不到2年，实践上并没有完全了解这个工程，没有了解设计的精粹，觉得都懂了，实践上是一知半解。 提高设计才干的途径： (1)解剖胜利的产品，学习先进的设计理念。先进的设计理念是工程师胜利的关键，多看多琢磨是最好的学习途径，一流的工程师，需求具备一流的设计理念； (2)要有人跟踪最新的规范动态，掌握

12、技术开展动态，提早做好技术的贮藏任务，减少产品研发的周期； (3)要在思想上提高树立做精品的理念。设计一个胜利的产品首先要有做精品的认识，才能够做出最好的产品。 间接参数设计和验证是许多中国设计工程师的共同妨碍，这通常被称为是缺乏阅历或布板问题。这种问题包括：启动设计、容差和异常形状或输入的恢复设计、连线的传输建模和EMI。在很多情况下，过分依赖和指望仿真工具会使简单的问题复杂化，而在设计初期参考许多物理过程根底实际、配合工具验证可以快速有效地改良设计。 在实际中，快速呼应、大电流电源带来的问题多数与布板过程中大意的元件规划以及相关的布线有关。信号链中的钳位和功率程度规划是RF设计中的一个普遍

13、问题，而这些问题最终能够导致误码率提高或功耗添加。了解其物理机制以及信号的表现方式是胜利设计一个电路的良好开端。 应对本钱制约挑战实践上是一个在削减支出和保证可实现性之间的折衷优化过程。即使市场价钱压力很大，也需求谨慎坚持一定的设计余量和容差。必要时，设计师须坚持保管设计余量和容差，而可以裁减掉一些功能和特性。低设计余量和低容差会导致较高的现场缺点风险。 余量和容差是详细电路设计领域的问题，但是对工程级的挑战也有着重要影响。功能、特性的裁减和组合通常是本钱控制更有效的途径。选择那些可以提供消费过程测试和验证设计的参考方案是平安快速进入市场的捷径。 做任何设计任务，迎接任何设计挑战，掌握技术、受

14、过良好培训的工程师队伍都是必不可少的。另外，我以为面市时间和缺乏对系统的宏观了解是两项艰苦挑战。研讨(Research)是做技术研讨，开发(Develop)是在技术研讨的根底上进展开发，这都需求一段时间，也是一种本钱。如何可以在最早的时间里把产品做出来，放到市场上，对每个公司来说都非常重要然而也是一大挑战。 另外，本钱制约和对整个系统的了解缺乏同样构成了挑战。怎样在短时间内、在控制本钱的情况下，把大的系统整合到一同，很快做出产品，需求有很强的工程管理才干，而在这方面，中国的阅历还不够先进。 在协助 任务提升中国设计才干方面，首先，飞利浦半导体将RD方面的技术优势移植到中国，把比较复杂的工程拿到

15、中国来做。我们目前在上海成立消费半导体创新中心(CBIC)就是一个很好的例子。下一步那么应该协助中国使整体的RD环境更成熟，而并不是简单地把RD的结果带到中国来卖，这样可以构成一个环境，使整个行业和行业中的各个群体都受害。 在中国，大部分电子工程师面临产品快速面市和花时间掌握技术的两难境地。我在访问客户过程中发现很多工程师以他们的阅历足以能很快地处理电路中的问题，但他们中的大部分人没有时间或志愿用电子学实际去研讨这些问题的根源，这会妨碍工程师进一步提高他们的设计才干。当他们遇到不熟习的领域和情况，没有正确实际的协助 ，他们的阅历能够就不太有效了。 对于EMI/EMC、低噪声设计、RF设计这三种

16、设计挑战，寄生参数是非常关键的，这需求工程师具有良好的实际根底并不断实际；更加注重细节是提高处理这三种挑战才干的另一个重要方面。在高频或低噪声系统中，每个功能块都会影响整体系统性能，有些时候，工程师需求学习IC的内部构造以便开发出最优化的电路。 本钱制约、缺乏先进的测试和丈量仪器和对相关规范不了解这三项挑战均与技术资源的长期投资有关。为了有效减少系统本钱，工程师必需很好了解系统，系统需求的是什么，权衡折衷的规范是什么。这需求工程师(特别是系统工程师)花时间研讨市场和客户。后两项只是一个时间和资金的投入问题。没有投资，公司将总是依赖芯片或技术供应商以及第三方。 作为IC供应商，TI提供许多工具以

17、使设计更简便。这些工具包括数据手册、新技术的白皮书、评价板，参考设计、设计软件、选择指南、运用阐明书、免费软件代码实例、定制设计效力等，可协助 中国工程师开发具有良好特性、高性能和低本钱的个性化产品。 实践动手是提高设计才干的最好途径，做工程的多少与工程师的程度成正比，同时也要求工程师要不断的总结阅历和教训。我是担任手机产品测试的高级工程师和主管，对于处理一些主要挑战有一些领会。 1新功能的测试：这往往需求几个部门协同任务。硬件部门提供原理图及相应的产品性能文档，软件部门提供相应的软件，测试部门才干研讨出最适宜的测试方案。测试方案包括新的测试软件、测试硬件、测试夹具和测试仪器。 2客户的新需求

18、：目前，客户对产品的本钱控制得越来越严，希望尽能够复用已有的消费测试设备，目的就是尽量不做新的投资。这就对测试方案提供者带来宏大的挑战：如何能在规定的时间内，基于客户提供的设备，向客户交付成熟的测试方案呢？答案是需求测试部门内部的协同任务：测试硬件工程师要评价客户的现有硬件规范，明确其可行性，并能够开发新的测试板卡以顺应需求；测试软件工程师要重新编写仪器的驱动，优化甚至大规模修正已有的测试软件。在两者分别完成各自的任务后，还要进展结合调试。 这样的任务就需求测试工程师有扎实的根本功和灵敏的变通才干。在平常的任务中就要多积累，有了足够的技术积淀，就能从容应对，否那么会因此延迟工程投产时间以致失去最好的上市时间甚至客户的信任。 新的测试技术和测试仪器每个月都会被推出，测试工程师要想坚持其技