類比工程師(Analog Designer)真的比較牛嗎?

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半導體IC設計裡有一個小族群,叫類比電路設計(Analog & Mixed-Signal design 中國稱模擬設計),說類比設計相當困難,10年磨一劍,資歷越久越吃香。比如說時鐘有1到12繞一圈這是類比,若只顯示數字則是數位,簡單來說數位就是“0跟1”,類比就是0到1之間任何一種可能都有。以前Sony walkman放磁帶是類比,後來的CD跟現在的MP4都是數位,雖然現在周遭所有的訊息都已數位化了,可是時鐘還有車子的儀表板,還是類比顯現居多,有一種說法:"因爲人們對類比的直覺還是比數位快",拿 Rolex 勞力士的碗錶跟 Apple Watch 來比較,很難分勝負,畢竟功能需求不一樣。

更甚者還說類比設計不僅是一種工程技術,更是一種藝術,需要靈感與創意,同樣的規格在不同人的手裡會有完全不一樣的呈現,比較 PPA (Performance, Power and Area) 的話,上駟中駟下駟,高下立判,聽起來相當神奇,類比工程師彷彿天龍八部裡,各懷獨門絕技的武林高手。

類比很牛的說法,傳奇是曾經存在過的,Bob Widlar,如丐幫幫主喬峰,甫出場就武功蓋世、稱霸武林!

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他們是這樣形容他的:

  • 勤奮、好酒且愛惡作劇而聞名,設計時全神貫注。可以不停地工作,Fairchild R&D 當時反對 Widlar 使用側向 PNP 晶體管的決定。Widlar 把自己關起來長達 170 小時連續進行實驗,最終推出了一個堅固的設計方案。工作到精疲力盡,最後就開著他的'66年奔馳280SL敞篷車殺到機場,購買“下一班飛機”的機票,不管飛到哪裡。
  • 目前眾所皆知再普遍不過的電流鏡 (current mirror),是他1967年的專利:
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  • Widlar 的住處只儲存了威士忌、啤酒和玻璃杯,如果不算冰塊,他的冰箱是空的。
  • Fairchild 的研發主管 Gordon Moore (Intel 創辦人之一, 摩爾定律是他提出的) 指示公司支持數位電路,這些電路簡單,可以實現高產量。Widlar 反對這一戰略,他對數位電子評價:"每個白癡都會數到1”。
  • Widlar 離開 Fairchild 加入 National Semi. 的時候刊登一個廣告:
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  • 有一次National Semi.裁員把修剪草坪的人辭了,極不悅的Widlar,開著他的奔馳敞篷車載了一隻羊回來,如果說割草機是數位科技的效率,那麼一隻低頭啃草的綿羊就是類比工程師對數位的逆襲。
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  • 《半導體工程史》的作者 Bo Lojek 說 Widlar 是"更像藝術家而不是工程師"。
  • 33 歲時已經是"傳奇芯片設計師"的 Widlar 退休隱居墨西哥,成為"矽谷中最著名的輟學生"。
  • 2002 年,Electronic Design 將 Widlar 收入其名人堂與 Alan Turing 和 Nikola Tesla 並列。2009 年,Widlar 被收入美國發明家名人堂。


1970年代是半導體剛剛開啟的時代,沒有著名的大學課程,沒有經典的教科書,沒有教授,沒有論文,完全靠自己摸索,自學的Widlar,為何身懷絕世武功真是大哉問啊。現在是數位全面覆蓋的時代,類比線路雖然說無所不在,其作用除了類比數位之間的轉換,電源管理,射頻通訊傳輸,基本上功能似乎增長有限。無所不在的AI浪潮裡面有多少類比設計?(除了CIM computing in memory 之外,不過目前還不是主流)。


類比工程師養成時間的確比較久,因為大部分的問題都要摳進去,鑽進去才能徹底了解,類比工程師要對佈局相當的熟悉才能勝任,跟1970年代相比,現在的 simulator 相當準確,工程師對驗證分析 EDA tools 的仰賴與日俱增,電晶體的數量也急劇增加。史上賣得最好的放大器 OP741,從1968 David Fullagar 設計問世 (50年過去了,現在還在賣! ),只有八隻pin 腳,電晶體的數量加電阻不超過40個,數量再上去可能是一般人腦所能處理的極限了。


如果你問Analog Devices 的主管,寧願相信目前的 Spectre Simulator ?還是 Widlar 的神之腦?這個問題是值得討論的。以前的類比工程師真的牛!


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申請美國專利其實不難,主要的三個要件就是(1)專利申請書撰寫(2)找到適合的專利律師(3)要有足夠的錢來養專利
2.Background(發明背景) 3.Summary(發明之簡要總結) 4.Brief Description
專利申請書的七項內容就是核准後的專利文件內容,或者說核發的專利就是這七項經過核駁(Office Action)修改之後的內容。所以說提交的這七項內容,最後都會完整的出現在被核發的專利上,如果說不小心打了一個錯別字,這個錯別字也會如實出現在專利上。接下來詳述這七項內容,及其相關應該注意的部分。 1.
專利申請最困難最難產的部分,其實是在送件之前就是”步驟零”Specification (專利說明書)的準備,就像研究生寫論文一樣,論文沒有完成教授也沒有辦法審查,一切都要等專利說明書定獻之後,所有之後的程序才會開始啟動 那專利說明書需要包括哪些內容呢?一般而言,會有下列7項內容: 1.Paten
美國專利申請的費用主要有兩大部分,一部分是專利局的費用,另外一部分就是專利律師的費用。 專利局的費用是會隨著時間調整的,就2023下半年來說,專利局的費用在於第一個階段送件以及第五個階段核發專利,分別是$2500到$1500左右,第六個階段每年的費用是$400美金。專利律師的費用會比專業區的費用高
一旦核准,付完費用之後還會等待一段時間,才會收到專利核發的文件。之後你可以在專利局的官網上查到自己的專利,接下來就是在第3.5年之後要開始繳納年費來維護專利。一旦專利核發,專利律師的工作也就結束了,一般繳納年費都可以在myUSPTO上自己完成。
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