模拟射频IC设计理论学习过程

模拟射频IC设计基础理论知识学习及进阶过程

模拟集成电路设计最重要的是基础理论知识，基础理论的重要性很多人一开始并没有意识到，工作一段时间，做过几个项目以后就会深有感触。除此之外就是个人的学习能力和分析问题、解决问题的能力，其实这些能力还是与基础知识有极大关系。

因为理论知识的学习需要一个系统的学习过程，其中涉及到非常多的相关课程，并不是一门实践课所能解决的。基础理论知识的学习途径很多，可以是学校的基础课和专业课，也可以是个人自学相关课程，IC设计所需要的理论知识的深度不是完成学业应付考试的水平所能比拟的，因此需要一个刻苦的深入学习过程。本文主要介绍模拟射频IC设计中所需要的相关基础理论知识的学习过程。

本文就从模拟、射频IC所需要的基础理论知识说起，一步一步说明如何进阶学习。最基础的是高等数学，电路分析基础，模拟电路基础，数字电路，信号与系统，自动控制理论，高频电路基础，射频微波电路理论，无线通信原理，这些是电路方面需要具备的基础知识，其中模拟电路和射频电路需要深入学习，学校课程上的那点皮毛是完全不够用的，需要做到知其然也知其所以然，很多公式及理论的计算推导过程最好彻底吃透；射频电路的S参数、smith圆图、阻抗匹配、噪声系数、线性度、射频收发机结构等理论知识很关键，这个过程非常考验个人的学习能力；无线通信原理是做射频ic必须熟悉的系统方面的知识，射频ic绝大部分是用于通信领域的。然后需要学习的是半导体工艺相关的基础知识，包括半导体器件物理、半导体工艺技术及流程等微电子基础理论知识，因为模拟射频集成电路用到的晶体管、无源器件建模和半导体工艺关系紧密，射频电路实际设计中采用的增强隔离性及降低噪声耦合等的方法和工艺息息相关。

基础知识扎实以后可以开始具体模拟ic设计的课程学习，当然这部分的学习过程也可以和基础知识学习过程结合起来，很多经典ic设计教材都是从基础知识开始讲起，一步一步进阶模拟ic设计的。这个过程比较推荐P.R.Gray的《模拟集成电路分析与设计》，当然最好是英文原版，翻译版本错误多多，容易把初学者带沟里，这本教材的分析推导过程无比详细，能够跟着推导一遍的话绝对收获无穷，从基础的工艺，器件模型，基本放大电路到模拟电路的精髓---运算放大器每一部分都是ic设计的核心基础。其它经典模拟ic教材还有Allen的《CMOS analog circuit design》，拉扎维的《Design of Analog CMOS Integrated Circuits》等等。

模拟ic课程以后就可以进入到射频集成电路的设计课程，这里也有很多经典教材，拉扎维的《射频微电子》，托马斯李的《CMOS射频集成电路设计》，还有清华池保永编写的《CMOS

射频集成电路分析与设计》，这几本教材其实对电路分析的似乎还不是非常深入，偏重于系统及工程应用性，有更好教材的话还请知乎网友补充。

理论知识具备以后就是ic设计实践了，也就是本专栏所关注的学习内容。Linux系统下的cadence软件是模拟及射频集成电路设计的最佳选择，这个过程中要熟悉Linux操作系统，熟悉代工厂提供的工艺PDK文件，熟悉cadence的电路原理图设计、spectre仿真软件使用、virtuso 版图设计、还有用于drc、lvs验证和寄生参数提取的calibre软件的使用。这个阶段可以参考网络上的《模拟IC设计入门》、《模拟IC设计进阶》等视频课程内容。在软件的使用过程中将以前教材上学习过的经典电路结构一一实现，理论和实践进行结合你会对电路有更深一层的理解和认识，同时你也会发现原来教材上的电路结构都是简化的电路，好多偏置电路等细节部分都没有画出来，实际ic中没有任何部分可以省略。通过电路版图的设计你会了解到原来芯片是长成这样的，版图过程中与半导体工艺进行一一印证也会让你对芯片制造过程有全新认识。除此之外还有芯片的静电防护设计、芯片封装设计、封装对电路性能的影响评估等等具体工作。

以上所述只是模拟射频集成电路的入门学习过程，真正进阶也是考验每个人悟性和学习能力的时候。进阶阶段最需要的是多参考别人的电路，ieee的文献，特别是jssc的文献是你唯一的选择，各种奇思妙想的电路结构，各种优化某个指标的电路结构都能给你极大的启发。这个过程非常考验个人的基础理论知识，因为文献上分析的都是具体电路问题，如果你连电路都看不懂，怎么看文献呢。要提一句的是国内的期刊文献就不要看了，凑数而已，大家都懂。到了这个阶段可以说模拟射频集成电路设计基本入门了，做一些电路模块没问题了，再往上就是电路性能指标的提升，功耗面积的优化，以及整个系统架构方面的学习和射频收发系统的全集成了，非常多的系统结构等着你去设计：高速AD、锁相环、超外差、低中频、零中频、IQ调制发射……