Analog/RF IC Designer為什么要考慮各種可能的情況？

一、Analog/RF設(shè)計的特點決定了必須預判多種異常情況

模擬/射頻電路與純數(shù)字電路相比，受工藝波動、溫度變化、電源噪聲、封裝寄生效應等外界因素影響更大，表現(xiàn)出極強的連續(xù)性和脆弱性。一個小小的參數(shù)漂移，都可能讓整個模塊性能崩潰。

因此，在設(shè)計階段，必須把各種可能的極限工況、失效機制都預先考慮進去，做到心中有數(shù)，設(shè)計上有冗余。

二、各個子模塊環(huán)環(huán)相扣，牽一發(fā)而動全身

在一顆復雜芯片中，Analog/RF電路通常是系統(tǒng)時鐘、基準電壓、電源調(diào)節(jié)、信號鏈路的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。任何一個小小的失誤，例如：

PLL輸出的時鐘jitter變大；

LDO輸出不穩(wěn)，產(chǎn)生噪聲；

Buffer不足導致信號下塌；

都可能通過耦合效應、系統(tǒng)放大效應，迅速影響到后續(xù)的數(shù)字邏輯甚至整個芯片的功能。因此，設(shè)計時不僅要思考自己的模塊，還要站在系統(tǒng)層面，分析前后級接口、供電、時鐘、信號完整性等多方面因素。

三、設(shè)計缺陷一旦流片，代價巨大

芯片設(shè)計不像軟件開發(fā)可以反復更新。

一次流片，動輒數(shù)百萬人民幣成本，周期數(shù)月以上。如果出現(xiàn)問題：

輕則增加rework、打補丁（如metal fix，by pass）；

重則需要重新掏錢全新流片；

最壞情況客戶失去信任，項目取消，團隊解散。

因此，Analog/RF IC Designer必須在設(shè)計階段做到未雨綢繆，設(shè)想最壞，保證基本功能可靠，以盡可能降低風險。

四、集成電路是一個復雜的協(xié)作系統(tǒng)，別人的錯誤也可能“坑死你”

Analog/RF設(shè)計師不僅要把自己的模塊設(shè)計好，還要認識到——

別的模塊、別的工程師出錯，你也可能被牽連。

比如：

Clock IO設(shè)計失誤，導致時鐘源jitter大，直接拖垮你的PLL性能；

數(shù)字電路沒有做好隔離，噪聲串到你的敏感模擬節(jié)點；

Package工程師不懂諧振控制，引發(fā)內(nèi)部震蕩。

這就要求Analog/RF IC Designer在設(shè)計時不僅關(guān)注自身模塊，還要主動預想外部模塊可能出現(xiàn)的問題，并提前設(shè)好防護措施。

比如，給PLL設(shè)計bypass通道、給bandgap留備用參考源、給關(guān)鍵信號path增加shield、buffer冗余等。

五、如何系統(tǒng)性思考各種可能情況？

Process角落分析：各種極端工藝組合（slow, fast, skewed），模擬性能如何？

電壓、溫度極限：在最高、最低工作電壓，最高、最低溫度下，功能是否正常？

失效模式分析（Failure Mode Analysis）：

輸入超范圍怎么辦？

電源突然斷電/上電順序錯誤怎么辦？

ESD/過電壓/拉電流怎么保護？

異常操作場景：外部時鐘異常（失鎖、jitter）怎么辦？

上電時電壓掉電怎么辦？

交叉模塊影響：包括封裝寄生、互聯(lián)耦合、電源噪聲耦合。

系統(tǒng)層級的冗余設(shè)計：加備份、加檢測Pin、預留測試模式，設(shè)計上給予救場手段。

六、類比總結(jié)

可以把Analog/RF IC設(shè)計類比為在野外搭建一個生存基地：

你不能只考慮平時陽光明媚的日子；

還必須預想暴風雨、地震、斷糧、野獸襲擊等極端情況；

每個帳篷、每個食物儲備、每條水源，都要有備份、有緊急處理方案。

只有這樣，在真正遇到極端情況時，基地（芯片）才能繼續(xù)生存（正常工作）。

結(jié)論。Analog/RF IC設(shè)計師考慮各種可能的情況，是對芯片質(zhì)量的底層保障，是對自己、團隊、客戶負責的體現(xiàn)。這不僅是一種設(shè)計方法論，更是一種專業(yè)精神和工程責任感的體現(xiàn)。

芯片品牌推廣合作請加微信：onebigrole。