模拟与混合信号设计领域现状：求才若渴

您可能听过类似这样的说法：“一切都将数字化，甚至信号处理现在也以数字方式执行。”或者，“现代半导体设计将尽可能地减少模拟成份，因为您无法轻松地将模拟电路移植到更小的工艺几何。”而这样的例子不胜枚举。

首先，设计工程师仍然需要模拟电路来连接数字世界。因此，模拟设计工程师仍然不可或缺，因为电源是模拟的、射频(RF)系统是模拟的，而音频产品也是模拟的。简言之，这个现实世界是模拟的。

如果您有机会与模拟产业的高层交流，他(或她)应该会告诉您，模拟半导体公司并不受限于缺乏成长机会，但却可能因为缺少可用的模拟设计工程师而受到限制。欢迎来到模拟设计的黑魔法！

图1：现实世界的设计环境仍然需要大量的模拟信号处理，包括增益、滤波、偏移校正、偏置和转换。(图片来源：Pulsic)

事实是，模拟设计工程从来不曾是一种“商品”。相反地，模拟设计专业知识一直都是弥足珍贵的。模拟设计是一种具有复杂和多重工程权衡的深奥艺术，它无法像数字设计那样从装置实体中抽离出来。

同时，模拟设计比数位设计更具挑战性，因为抽象和设计自动化程序显著地简化了设计工作。真正要能精通模拟和混合信号设计大约需要具备十几年的经验。Pulsic用户支持总监Mark Waller称其为长期“学徒制”(apprenticeship)，这可不是每个人都能接受的。“这就是为什么大多数电子/电机工程(EE)毕业生都被更简单的数字设计领域所吸引了。”

瑞萨电子(Renesas Electronics)物联网(IoT)和基础设施业务部执行副总裁兼总经理Sailesh Chittipeddi表示，寻求模拟设计工程人才的竞争越来越激烈了，尤其是在电源领域。然而，真正的竞争并非来自其他半导体公司，而是来自亚马逊(Amazon)、苹果(Apple)、Google和微软(Microsoft)等垂直整合的科技巨擘。“他们正持续吸收一些关键半导体设计人才。”

以Dialog Semiconductor 的案例来看，支持应用处理器的整个电源管理团队都被Apple收购了。Chittipeddi 说：“这些公司正在建立自家的处理设计能力，并围绕此建构在电源管理、感测和模拟方面的能力。”他并补充说，纯粹的半导体业者所能提供的薪资待遇将很难与这些科技巨擘提供的条件相提并论。

目前的产业动态也值得玩味——越来越多的半导体公司开始从硅谷等传统的创新中枢向外出走。值得一提的是，Apple目前正在德州奥斯汀(Austin, TX)和北卡罗来纳州(NC)成立办事处，这两个地区正是半导体公司期望挖掘工程人才之处。因此，半导体公司甚至不得不着眼于更远的地方，如乌克兰和印度等地寻找人才。 Chittipeddi 说：“芯片公司求才若渴，在这方面从地域上变得多样化并非出于其选择，而是不得不然。”

自动化会是解决之道？

因此，虽然低端模拟设计已经成为商品，但半导体产业如何因应高性能模拟设计技能的缺乏？Pedestal Research研究总监Laurie Balch表示，虽然专业模拟设计人才的可用性不一定跟上步伐，但模拟工程师的机会比以往任何时候都更多了。“那是因为模拟设计不再是曾经被认为小众的利基产品。”

解决模拟专业人才缺口的关键之一在于开发设计工具，这有助于消除模拟设计的一点神秘色彩，并且协助非专业人才参与模拟和混合信号设计。“将更多可在模拟设计领域提供自动化进展的工具交到工程师手中，这对于工程界来说将是一个巨大的福音。”

Waller还看到了类似的发展趋势。“越来越多的半导体公司日益寻求模拟自动化，协助其缩小对于新电路的需求与可用人才之间的差距。”他补充说，自动化有望提高现有和经验丰富的设计师之生产力，并加速新的人才发展。“它减少了‘多边推动’所花费的时间，并使工程师能够专注于其电路中的重要内容。”

图2：虽然工具可用于较小的模拟电路，如放大器、转换器和驱动器，但当您转向较大的模拟系统时，它将会变得更具挑战性。(图片来源：Siemens Software)

在模拟设计领域，渴望更多自动化工具并不是什么新鲜事，但业界观察家对此发展前景大多持怀疑态度。这是因为工具可以执行更简单的任务(如布局)，但像是电流源极和汲极等更智能的设计，仍然需要人为介入。不过，这方面在最近总算取得了一些进展。

例如，Siemens Digital Industries Software推出了一款电源完整性验证解决方案，能够满足大量数字以及模拟和混合信号模块的需求。mPower工具组可以将动态分析从以往仅限于几百万个晶体管扩展到数亿个晶体管。

编译：Susan Hong, EDN Taiwan

(参考原文：The state of analog and mixed-signal design talent in 2021，by Majeed Ahmad)

责编：Luffy Liu