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如何成为电源芯片“架构师”?职业路径解析

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“芯片”,“架构师”这些字眼是不是一听起来就觉得不明觉厉,高大上? 是不是和大家眼中的“高科技”,行职业“天花板”直接挂钩?

所谓外行看热闹,内行看门道,芯片行业的“架构师”也确实在芯片开发中担任举足轻重的角色,用“一将无能,累死三军”来形容也不为过。在现实的芯片开发流程中,芯片“架构师”在不同公司有不同的称呼,他可能是“芯片系统工程师”、“系统与应用工程师”|或着直接就是“研发”,当然也有一些大公司也有专门研究新技术的工程师,就称之为芯片架构师。

芯片中间涉及到很多的知识,以电源芯片举例,应用场景、工作环境、功率转换实现方式、控制方法、外围元器件选择、内部参数指定、引脚分布等等都需要进行研究和权衡。 如何转化为一个可执行且有竞争力的芯片规格是一个非常挑战的工作。 越来越复杂的功能需求和技术细节,使得芯片参数化的过程并不能在我们这些普通人大脑中直接完成,需要借助一些计算和EDA工具来帮助验证理论和数学计算。

作者:

   说说我的个人经历,我是从研究生阶段开始正式学习电源相关的知识,我并非微电子专业,主修专业主要是光伏电源系统设计和应用,并非电源芯片设计。当我在项目中使用一些电源芯片时,经常遇到一些无法理解的芯片表现行为。尤其当遇到一些难以理解的波形和问题时,并不能直接在产品介绍材料中得到解答,这时愈发想弄清楚芯片内部的一些结构和原理。而想获取这些知识,最直接最准确的无疑就是这些芯片厂家提供的数据手册和相关资料了,可即使是国外的芯片大厂,也只会提供点到即止的描述。这点等我后来进入芯片行业才知道的更多,一方面是出于知识产权的保护,且看起来对应用没影响,就无需提供更详细的内部资料,另外一方面是写这些数据手册的人本身或许也无法提供更加详细的描述,这点国内的厂家还更加有待进步。实际上的芯片系统内部的复杂也不是区区几十页规格书可以说透的。

我当时尝试着先吃透数据手册上的芯片架构、主要特性描述、以及参数表,理解每个功能是如何实现,并尝试理解和参数规格是如何对应的。当然,这无疑在当时是很困难的,也走了很多弯路。 回头反思,是和自己有关电源的知识体系不够完善直接相关。只有搭建好了完整的知识结构,才能更好的去理解芯片的原理。而这些知识结构主要包含电源拓扑结构与工作原理、参数计算、外围元器件选择、控制理论与环路设计等等。

其中的控制理论和环路设计数学理论性更强一点,对数学和逻辑要求较高,但又是十分重要,必须掌握。如何去高效的理解这些理论并和实际波形表现能对应上?我觉得使用一些EDA计算与仿真工具会提供很好的帮助,在尝试了多种EDA工具后,我选择了Matchcad和SIMPLIS。 Mathcad黑板报式的风格非常直观,且容易修改,所见即所得,SIMPLIS专门为电源系统而设计,小巧精悍,简单易用,且对环路分析十分友好。于是我开始利用厂家提供的数据手册等资料,结合自己的测试波形和理解试图去搭建芯片的仿真模型,以试图理解芯片厂家的设计思路和原理,来对照我的测试波形,这中间自然很多曲折和迭代,我也逐渐搭建了一些电源芯片的模型,从最简单的只有几个器件到逐渐丰富尽可能涵盖芯片的行为级功能,看着自己搭建的模型仿真出来的结果和测试结果接近一致,那一刻成就感无以复加。

毕业后我进入了芯片行业,参与芯片完整的设计过程,接触到不同类型的芯片,对芯片的开发过程和原理理解更多了一些。当我手上逐渐累积了这学习路上的一些所得之后,经朋友点醒,萌生了把这些知识点汇聚成一本书的想法。

和出版社老师讨论后一拍即合,市面上目前还没有此类书籍出版,且这几年芯片也从冷门变为热门话题,也看到更多的学生朋友们报考了芯片相关行业,希望此书能帮助到他们。

写网络文章易,但成书难,写文章可以自由发挥,论述方式,图片质量,逻辑都可灵活处理,但写书要更加注重体系结构,行文严谨,通俗易懂且要严格遵循图书出版规则。 我翻了一下和清华大学出版社杨老师的记录,开始于2020年4月份,虽然素材和章节早已陆续有些积累,但是写作期间还是断断续续,也曾感慨自己技术不够深入,不知天高地厚,不能误人子弟,想再沉淀沉淀晚点再写,也曾感慨书籍出版限制条件太多,一度曾想放弃,感谢杨老师的鼓励最终坚持了下来,2023年8月18日我收到了即将出版的样书,看着历时接近三年半的时间终成此书,也不枉那么多周末和节假日宅在家里的付出。我想着技术书籍应该干净简洁,于是选择了下面这样的白色封面,希望大家喜欢。

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本书的思路是从电源知识结构和芯片原理与建模角度展开,希望能从电源芯片角度带给大家不一样的知识体系和视角。

这本书共8章。

-第1章简要介绍电源系统和芯片建模; 

-第 2章介绍芯片建模软件SIMPLIS的基本功能和使用方法; 

-第3章介绍芯片建模中常用的元器件和基本模块; 

-第4章介绍电源电路环路分析和补偿器原理、分析和设计; 

第5章介绍降压稳压器的分类、工作原理、控制策略、关键参数和芯片建模实例; 

第6章介绍升压稳压器的分类、工作原理、控制策略、关键参数和芯片建模实例; 

第7章介绍功率因数控制器的分类、工作原理、控制策略、关键参数和芯片建模实例; 

第8章介绍反激控制器的分类、工作原理、控制策略、关键参数和芯片建模实例。

小子学识尚浅,经验还不够丰富,书中错误或不专业之处还望大家多理解担待,也希望得到大家的反馈。电源芯片种类繁多,且处于一直不断发展中,我也会不断更新下去,给大家带来更多的分享和思考。

生命不息,永远保持好奇,永远保持学习。

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闷骚的哥:感谢清华出版社和作者的鼎力推荐,在这里分享给同学们,华哥是个实在人,知识我看了很给力,价格也得给力。

所以~~~,B站本链接打5折发售,超值B站专享。

各位同学(*╹▽╹*)


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