如何學(xué)好射頻集成電路？

作為一名從業(yè)十幾年的射頻集成電路工程師，我來分享一下關(guān)于這個問題的看法。工作過程中積累了不少學(xué)習(xí)經(jīng)驗和項目實踐經(jīng)驗，分享出來希望能讓別人對這個行業(yè)有所了解，也希望能對進入這個行業(yè)的新人有所幫助。

如何學(xué)好射頻集成電路這個問題針對每個不同背景不同基礎(chǔ)的人答案可能不一樣，但是有一點是不變的，要學(xué)好或者工作以后能做好射頻集成電路最重要的是基礎(chǔ)理論知識，基礎(chǔ)理論的重要性很多人一開始并沒有意識到，工作一段時間，做過幾個項目以后就會深有感觸。此外就是個人的學(xué)習(xí)能力和分析問題解決問題的能力，其實這些能力還是與基礎(chǔ)知識有極大關(guān)系。

那就從射頻集成電路需要的基礎(chǔ)知識說起，一步一步說明如何學(xué)好RFIC。最基礎(chǔ)的高等數(shù)學(xué)，電路分析基礎(chǔ)，模擬電路理論，數(shù)字電路，信號與系統(tǒng)，高頻電路基礎(chǔ)，射頻微波電路理論，無線通信原理，這些是電路方面需要具備的基礎(chǔ)知識，其中模擬電路和射頻電路需要深入學(xué)習(xí)，學(xué)校課程上的那點皮毛是完全不夠用的，需要做到知其然也知其所以然，很多公式及理論的計算推導(dǎo)過程最好徹底吃透，射頻電路的S參數(shù)、smith圓圖、阻抗匹配、噪聲系數(shù)、線性度、射頻收發(fā)機結(jié)構(gòu)等理論知識很關(guān)鍵，這個過程非常考驗個人的學(xué)習(xí)能力；無線通信原理是做射頻ic必須熟悉的系統(tǒng)方面的知識，射頻ic絕大部分是用于通信領(lǐng)域的；然后是半導(dǎo)體工藝相關(guān)的基礎(chǔ)知識，需要學(xué)習(xí)半導(dǎo)體器件物理，半導(dǎo)體工藝流程等微電子基礎(chǔ)理論知識，射頻集成電路用到的晶體管、無源器件建模和工藝關(guān)系緊密，射頻電路實際設(shè)計中采用的增強隔離性及降低噪聲耦合的方法和工藝緊密相關(guān)。

基礎(chǔ)知識扎實以后可以開始具體模擬ic設(shè)計的課程學(xué)習(xí)，當(dāng)然這部分的學(xué)習(xí)過程也可以和基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)過程結(jié)合起來，很多經(jīng)典ic設(shè)計教材都是從基礎(chǔ)知識開始講起，一步一步進階模擬ic設(shè)計的。這個過程比較推薦P.R.Gray的《模擬集成電路分析與設(shè)計》，當(dāng)然最好是英文原版，翻譯版本錯誤多多，容易把初學(xué)者帶溝里，這本教材的分析推導(dǎo)過程無比詳細(xì)，能夠跟著推導(dǎo)一遍的話絕對收獲無窮，從基礎(chǔ)的工藝，器件模型，基本放大電路到模擬電路精髓運算放大器每一部分都是ic設(shè)計的核心基礎(chǔ)。模擬ic課程以后就是題主最關(guān)心的射頻集成電路設(shè)計課程，這里也有很多經(jīng)典教材，具體書名可能翻譯的有出入，關(guān)鍵看作者，拉扎維的《射頻集成電路設(shè)計》，托馬斯李的《CMOS射頻集成電路設(shè)計》，還有清華池保永編寫的《CMOS射頻集成電路設(shè)計》，這幾本教材其實對電路分析的似乎也不是非常深入，偏重于工程應(yīng)用性，有更好教材的話還請知乎網(wǎng)友補充。

理論知識具備以后就是ic設(shè)計實踐了，Linux系統(tǒng)下cadence軟件是射頻集成電路設(shè)計的最佳選擇，這個過程中要熟悉Linux操作系統(tǒng)，熟悉代工廠提供的工藝PDK文件，熟悉cadence的電路原理圖設(shè)計、spectre仿真軟件使用、virtuso版圖設(shè)計、還有用于drc、lvs驗證和寄生參數(shù)提取的calibre軟件使用。在軟件的使用過程中將以前教材上學(xué)習(xí)過的電路結(jié)構(gòu)一一實現(xiàn)，理論和實踐進行結(jié)合你會對電路有新的認(rèn)識，同時你也會發(fā)現(xiàn)原來教材上的電路結(jié)構(gòu)都是簡化的電路，好多偏置電路等細(xì)節(jié)部分都沒有畫出來，實際ic中沒有任何部分可以省略。射頻電路設(shè)計實踐的過程非常繁瑣和復(fù)雜，各個電路的仿真方法也不一樣，這里就不去深入介紹了。

以上所述只是射頻集成電路的入門過程，真正進階也是考驗每個人悟性和學(xué)習(xí)能力的時候。進階階段最需要的是多參考別人的電路，ieee的文獻，特別是jssc的文獻是你唯一的選擇，各種奇思妙想的電路結(jié)構(gòu)，各種優(yōu)化某個指標(biāo)的電路結(jié)構(gòu)都能給你極大的啟發(fā)。這個過程非?？简瀭€人的基礎(chǔ)知識，因為文獻上分析的都是具體電路問題，如果你連電路都看不懂，怎么看文獻呢。要提一句的是國內(nèi)的期刊文獻就不要看了，湊數(shù)而已，大家都懂。到了這個階段可以說射頻集成電路設(shè)計基本入門了，做一些電路模塊沒問題了，再往上就是電路性能指標(biāo)的提升，功耗面積的優(yōu)化，以及整個系統(tǒng)架構(gòu)方面的學(xué)習(xí)和射頻收發(fā)系統(tǒng)的集成了。高速AD、鎖相環(huán)、超外差、低中頻、零中頻、IQ調(diào)制發(fā)射…

此外這個行業(yè)需要新人的加入，但是這個行業(yè)門檻很高，很多對這個行業(yè)有熱情的人沒有接觸和了解ic設(shè)計的機會，因此個人正在準(zhǔn)備一個模擬及射頻ic設(shè)計實踐的公開課，希望給進入ic行業(yè)的新人提供一個設(shè)計軟件平臺和相關(guān)設(shè)計實踐課程，將理論轉(zhuǎn)化為實踐，也算是對這個行業(yè)做出點貢獻。

編輯：黃飛