數(shù)字IC與模擬IC的架構(gòu)差異

自從2018年“中興事件”發(fā)生以來，國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)受到了政府前所未有的重視，整個(gè)行業(yè)一片蓬勃發(fā)展的景象。眾所周知，芯片主要分為數(shù)字芯片和模擬芯片。同樣是芯片，其使用場景不盡相同，設(shè)計(jì)方法學(xué)也大相徑庭。

數(shù)字芯片即數(shù)字集成電路，是基于數(shù)字邏輯（布爾代數(shù)）而設(shè)計(jì)運(yùn)行的。數(shù)字芯片主要代表有：各類CPU、微處理器、微控制器、數(shù)字信號(hào)處理單元、存儲(chǔ)器等。生活中各類電子產(chǎn)品中的中央處理器、移動(dòng)硬盤等核心部件均為數(shù)字芯片；實(shí)驗(yàn)室的檢測設(shè)備如數(shù)字示波器，數(shù)字信號(hào)發(fā)生器中等也主要為數(shù)字芯片。數(shù)字IC是用于傳遞、加工、處理數(shù)字信號(hào)的，在近年來也是發(fā)展最快，應(yīng)用最廣的，因此也導(dǎo)致數(shù)字IC近年來的就業(yè)崗位需求量在不斷上升。

模擬芯片即模擬集成電路，主要用來產(chǎn)生、放大和處理各種模擬信號(hào)，如光強(qiáng)，聲音，溫度，速度等。在過去的若干年中，高端的模擬芯片基本被國外芯片巨頭所壟斷。近些年，隨著國內(nèi)芯片行業(yè)的蓬勃發(fā)展，模擬芯片也迎來了自己的春天，模擬IC由于國產(chǎn)替代空間廣闊，因此在國內(nèi)的就業(yè)崗位需求量在在不斷擴(kuò)大。

簡單總結(jié)一下二者的區(qū)別：

數(shù)字IC是處理數(shù)字信號(hào)的，比如各種邏輯電路，中央處理器等；

模擬IC是處理模擬信號(hào)的，比如CMOS傳感器，電源芯片等。

如今的芯片大多數(shù)都同時(shí)具有數(shù)字模塊和模擬模塊，因此芯片到底歸屬為哪類產(chǎn)品是沒有絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的，通常會(huì)根據(jù)芯片的核心功能來區(qū)分。在數(shù)模混合芯片的實(shí)際工作中，數(shù)字IC與模擬IC工程師也是遵照各自的流程分別開展工作。

02 當(dāng)前主要的芯片分類

在當(dāng)前的半導(dǎo)體產(chǎn)品中，主要分為分立器件和芯片，而芯片又主要分為下面幾大類：

計(jì)算芯片（大腦）︰如英特爾i5、i7的CPU，3080 的顯卡(GPU)等都用作計(jì)算分析的功能，和人體大腦類似。

存儲(chǔ)芯片（腦皮）︰如DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)，ROM(只讀存儲(chǔ)器)等，主要是用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

感知芯片（五官）：手機(jī)的屏下指紋，麥克風(fēng)，攝像頭等，用于感知外部世界。

通信芯片（手腳）︰藍(lán)牙、wifi，5G的射頻芯片，用于信號(hào)、數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。

能源芯片（心臟）︰DC-DC芯片，DC-AC芯片，LDO(低壓差線性穩(wěn)壓器)等，用于能源供給 。

數(shù)字芯片的分類眾多，應(yīng)用場景也最為廣泛。存儲(chǔ)器和微處理器，雖是數(shù)字信號(hào)為主，但這類產(chǎn)品的性能要求追逐最先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn)，或是使用特殊工藝，使得對(duì)IC工程師的門檻要求更高，數(shù)量需求反而不大。

模擬芯片是處理模擬信號(hào)的，模擬信號(hào)都具有連續(xù)性，而自然界的信息實(shí)際是以模擬（連續(xù)）的形式存在的，在用數(shù)字信號(hào)來組織邏輯運(yùn)算，在運(yùn)算完成后，再將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)回模擬信號(hào)，對(duì)接外界，傳感器sensor即為模擬芯片的典型代表。同時(shí)，在處理的信號(hào)有大有小，為了將其規(guī)范為合適的大小，需要高保真的放大電路（即運(yùn)算放大器）。此外，為其他芯片提供穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)和供電，被稱為電源管理，也是模擬IC方向之一。

此外，隨著移動(dòng)場景的應(yīng)用，運(yùn)用高頻進(jìn)行遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸，射頻芯片也成為模擬芯片的一個(gè)獨(dú)立分支，需求量也正在日益增大。

03 數(shù)字IC和模擬IC崗位區(qū)別

數(shù)字IC崗位：

數(shù)字IC前端工程師

數(shù)字IC驗(yàn)證工程師

數(shù)字IC后端工程師

數(shù)字DFT工程師

數(shù)字IC前端：簡單講就是工程師用Verilog（硬件描述語言）來定義芯片的邏輯功能，最終生成RTL代碼。本崗位需要有清晰的邏輯能力，算法能力，及對(duì)Verilog與相關(guān)EDA工具的運(yùn)用。

數(shù)字IC驗(yàn)證：簡單講驗(yàn)證工程師是通過驗(yàn)證方法學(xué)來驗(yàn)證前端工程師的RTL代碼，也就是邏輯功能，是否有bug，是否符合要求。本崗位需要有較好的編程能力，及對(duì)sv與uvm、相關(guān)EDA工具的熟練運(yùn)用。

數(shù)字IC后端：簡單講后端是通過驗(yàn)證后的RTL代碼，將其變成電路圖，（例：綜合網(wǎng)表，布局布線，仿真，調(diào)整等），最后生成用來制造掩膜版的GDS文件，傳給晶圓廠進(jìn)行制造。本崗位需要對(duì)EDA工具的使用熟練掌握，同時(shí)要頻繁更新自己掌握的先進(jìn)工藝知識(shí)。

模擬IC崗位：

模擬IC設(shè)計(jì)工程師

模擬版圖設(shè)計(jì)工程師

模擬IC設(shè)計(jì)：簡單講從單個(gè)晶體管開始，進(jìn)行電路設(shè)計(jì)最終給出完整電路圖。本崗位需要掌握模擬電路原理，根據(jù)芯片要求采用合適的電路結(jié)構(gòu)，定義具體器件參數(shù)，然后通過EDA工具仿真，調(diào)整電路參數(shù)，同時(shí)也需要對(duì)器件和制造工藝有了解。

模擬版圖設(shè)計(jì)：簡單講就是根據(jù)模擬IC設(shè)計(jì)工程師給出的完整電路圖，進(jìn)行繪制版圖，物理驗(yàn)證，并tapeout版圖文件給Foundry進(jìn)行制造。本崗位需要可以看懂電路圖，掌握設(shè)計(jì)匹配規(guī)則，繪制工具，熟悉版圖繪制。

04 數(shù)字IC與模擬IC的市場需求

數(shù)字IC在近年來是發(fā)展最快，應(yīng)用最廣的，因此也導(dǎo)致數(shù)字IC近年來的就業(yè)崗位需求量在不斷上升，而對(duì)應(yīng)的崗位需求也要遠(yuǎn)多于模擬IC設(shè)計(jì)。

模擬IC由于國產(chǎn)替代空間廣闊，因此在國內(nèi)的就業(yè)崗位需求量雖然也在不斷擴(kuò)大，也只稍遜色于數(shù)字IC。

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審核編輯：黃飛