• 正文
    • 一、Analog/RF设计的特点决定了必须预判多种异常情况
    • 二、各个子模块环环相扣,牵一发而动全身
    • 三、设计缺陷一旦流片,代价巨大
    • 四、集成电路是一个复杂的协作系统,别人的错误也可能“坑死你”
    • 五、如何系统性思考各种可能情况?
    • 六、类比总结
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Analog/RF IC Designer为什么要考虑各种可能的情况?

05/09 13:09
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一、Analog/RF设计的特点决定了必须预判多种异常情况

模拟/射频电路与纯数字电路相比,受工艺波动、温度变化、电源噪声、封装寄生效应等外界因素影响更大,表现出极强的连续性和脆弱性。一个小小的参数漂移,都可能让整个模块性能崩溃。

因此,在设计阶段,必须把各种可能的极限工况、失效机制都预先考虑进去,做到心中有数,设计上有冗余。


二、各个子模块环环相扣,牵一发而动全身

在一颗复杂芯片中,Analog/RF电路通常是系统时钟、基准电压、电源调节、信号链路的关键环节。任何一个小小的失误,例如:

PLL输出的时钟jitter变大;

LDO输出不稳,产生噪声;

Buffer不足导致信号下塌;

都可能通过耦合效应、系统放大效应,迅速影响到后续的数字逻辑甚至整个芯片的功能。因此,设计时不仅要思考自己的模块,还要站在系统层面,分析前后级接口、供电、时钟、信号完整性等多方面因素。


三、设计缺陷一旦流片,代价巨大

芯片设计不像软件开发可以反复更新。

一次流片,动辄数百万人民币成本,周期数月以上。如果出现问题:

轻则增加rework、打补丁(如metal fix,by pass);

重则需要重新掏钱全新流片;

最坏情况客户失去信任,项目取消,团队解散。

因此,Analog/RF IC Designer必须在设计阶段做到未雨绸缪,设想最坏,保证基本功能可靠,以尽可能降低风险。


四、集成电路是一个复杂的协作系统,别人的错误也可能“坑死你”

Analog/RF设计师不仅要把自己的模块设计好,还要认识到——

别的模块、别的工程师出错,你也可能被牵连

比如:

Clock IO设计失误,导致时钟源jitter大,直接拖垮你的PLL性能;

数字电路没有做好隔离,噪声串到你的敏感模拟节点;

Package工程师不懂谐振控制,引发内部震荡。

这就要求Analog/RF IC Designer在设计时不仅关注自身模块,还要主动预想外部模块可能出现的问题,并提前设好防护措施

比如,给PLL设计bypass通道、给bandgap留备用参考源、给关键信号path增加shield、buffer冗余等。


五、如何系统性思考各种可能情况?

Process角落分析:各种极端工艺组合(slow, fast, skewed),模拟性能如何?

电压、温度极限:在最高、最低工作电压,最高、最低温度下,功能是否正常?

失效模式分析(Failure Mode Analysis):

输入超范围怎么办?

电源突然断电/上电顺序错误怎么办?

ESD/过电压/拉电流怎么保护?

异常操作场景:外部时钟异常(失锁、jitter)怎么办?

上电时电压掉电怎么办?

交叉模块影响:包括封装寄生、互联耦合、电源噪声耦合。

系统层级的冗余设计:加备份、加检测Pin、预留测试模式,设计上给予救场手段。


六、类比总结

可以把Analog/RF IC设计类比为在野外搭建一个生存基地:

你不能只考虑平时阳光明媚的日子;

还必须预想暴风雨、地震、断粮、野兽袭击等极端情况;

每个帐篷、每个食物储备、每条水源,都要有备份、有紧急处理方案。

只有这样,在真正遇到极端情况时,基地(芯片)才能继续生存(正常工作)。


结论。Analog/RF IC设计师考虑各种可能的情况,是对芯片质量的底层保障,是对自己、团队、客户负责的体现。这不仅是一种设计方法论,更是一种专业精神和工程责任感的体现。


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