ADI教育年会：如何进一步做好模拟设计的大学教育工作？

David Robertson会上作了“推动科技向前发展：今后25年中下一代工程师需要做什么”的主题演讲。他认为，未来的科技对于模拟技术的挑战越来越大，电子技术前150年完成了从背景噪声中提取信号的过程，新时代的挑战是从各种信号和干扰的高密度通讯中提取信号。以通信为例，新的通信技术要占用更多的频段和通道，对模数转换器(ADC)也提出更高的要求。他说，2G通信只需要用到13位270KSPS的ADC，到3G通信后ADC需要14位125MSPS，在进入4G后，则需要用到16位250MSPS的ADC。另外，在音视频技术发展过程中，表面上看是纯模拟的产品不断地被数字化的产品取代，但实际上是在现在的数字电视等产品中，采用了越来越多的模拟器件。据统计在1995至2005年间，全球数字IC出货量的增长了83.6%，但模拟IC的出货量同期增长高达115%。

图2：ADI副总裁David Robertson在为与会中国教师们作精彩演讲。

关于模拟技术的发展趋势，David认为电子产品会有更高的便携性和移动性，甚至出现可植入式产品；其次是借助越来越多的新型传感器，人们可以获取到之前无法侦测的信号。随着技术的发展，电子产业对下一代的工程师的要求会相应提高。他认为工程师既要“懂得”(KNOW HOW)技术，还要“理解”(UNDERSTAND WHY)技术，下一代工程师要勇于去解答未知的问题，做到跨领域的创新。

ADI资深工程师Walt Kester为与会老师回顾了数据转换器的历史。Walt的演讲从自1825年人类发明电报和莫尔斯电码开始，到1969年第一款12位SAR ADC发布(型号是ADC-12U，当时售价800美元)，再到Pipleline、SAR和Σ-Δ ADC的不断演进的历史。Walt Kester本人从1964年开始研究高速数据转换器，同时他也写了很多数据转换相关的论文和书籍。他认为，做好工程师，首先一定要学会动手画电路和进行计算。虽然现在有了MultiSim这样的仿真工具，但模拟设计的工程师做设计的第一步是电路分析，计算好后动手再做原型电路，千万不要养成抄板子、抄电路的恶习。Walt讲的这个观点与前面David讲的“不仅要‘懂得’,更要‘理解’”是同一个理。

现场老师们也对这一点非常认可。清华大学的老师魏琦就表示，学校会尽量安排工程师们与学生们一起互动，学习工程师的实际经验。哈工大今年近70的蔡惟铮老师则认为，作为老师，一定要有帮助学生解决实际问题的能力。蔡老师谈道：“带领学生学模拟技术，重要的是要让学生自己动手，课本知识远远不够。在学生在设计中遇到解决不了的问题时，老师要在旁边动手点拨一下解决问题。这样做既帮助了学生，同时还让学生对你有崇拜感。”

崇拜感是学习模拟设计中非常重要的一环，西安交大的杨建国教授就对此深有同感。他说，在一堂大课中，他不经意间讲到了美国肖克利半导体实验室“八叛逆”的故事，同学们听后都表示非常有意思，希望今后讲更多这样的传奇故事。杨建国认为老师在课程中讲重要理论公式的时候，尽量要提到这么一个个科技伟人鲜活的传奇故事。ADI中国设计中心的高级工程师李大光对此特有感触，他认为模拟技术是“有知识有文化”，对很多模拟的传奇人物他都是当作菩萨一样来拜的，可惜很多现在的大学生只知道背概念，不了解这些人。其实这些背后的传奇人物才是模拟技术最有魅力的地方。他举例说，它描述MOS晶体管的电流和电压的关系，即电流和电压的平方关系，被称为MOS晶体管模型，就是厦门大学知名萨支唐(前厦大校长萨本栋之子)所提出的。“所有学微电子的学生，都学过这个模型，也推导过电流和电压平方关系的方程。真希望老师讲这节课时能够谈到萨支唐。”

模拟技术易学难精，有人说没做上十年的模拟设计，你不能说自己成才了。正因为如此，现在很多学校、学生都将学习重点放到数字电路设计上。笔者认为，一方面是数字设计容易上手，学生学数字设计可能找工作会相对容易，另一方面是目前各类全国规模级别的电子设计竞赛，大都是以数字技术为主(MCU或FPGA)的大赛。参加这类竞赛的入门门槛较低，报名的学校也很多，参与学生人数非常巨大。如果学生取得好成绩还可能考研加分甚至是保研。

为此，ADI公司亚洲区总裁郑永晖在与老师座谈时说：“美国到现在还有很多不错的模拟芯片公司，业绩也都很好，但数字芯片公司现在只有少数几家日子过得不错。一方面是模拟技术门类很多，美国各家公司凭借自己的专长来经营，都有较好的利润。”他以ADI为例，公司全球拥有员工9,200名左右，年营业额25亿美元。在过去几年，工程师的比例还在不断地增加。反观2012年大多数字芯片的公司要不亏损，要不裁员。

2012年确实是数字IC业界非常艰难的一年，一方面是消费电子的价格下降导致数字芯片在快速升级的同时利润没有同步增长；另一方面是因为IP公司提供各种IP核、EDA公司提供设计工具，使得数字芯片的设计门槛被迅速拉低，众多IC设计公司涌入处理器或微控制器领域造成产品同质化且供过于求，激烈竞争。郑永晖认为，“日本的半导体企业衰落就是因为过去几十年日本的半导体过于集中在数字领域，现在几乎全军覆没。中国电子产业如果还是过于只看重数字设计，将来哪一天消费电子不行了，我看大学生的就业就会出现很大的问题。毕竟中国的经济和学生就业问题不能全靠着工厂来解决。”

因此，无论是从国外的经验看，还是ADI这样的模拟芯片公司的发展历史看，或者从企业中得到的反馈来看，电子类专业的大学教育应该到了要特别重视模拟设计的时候了。评心而论，模拟设计的教学，既要靠老师，又不能全依靠目前高校的老师。因为从目前得到的反馈来看，不是每个电子类高校都有资历合格的模拟电路的老师。为此ADI的大学计划经理高威在本届教育年会上特别宣布了该公司的重要的针对措施：

一是ADI的工程师在ADI公司的中文网站上发布了很多实验室电路，这些电路的资料非常完整，其中很多是ADI工程师针对中国社群做的参考设计电路，资料齐全，适合老师学生初学者去学习借鉴。同时，网站针对学校社群的样片申请限制也作了很大的放宽调整，在上海设立发货中心，可以保证在申请成功后一周内送到。

二是ADI大学计划在做好原有的DSP实验室、模拟课程、毕业设计、书籍出版等活动的基础上，还将继续做好大学夏令营和模拟课程，并与高校探讨模拟技术课程的合作。高威表示，所有与高校合作的技术培训活动，都会安排经验丰富的相关领域的工程师参与进来。

三是调整ADI中国大学创新设计竞赛(UDC)。竞赛目的从鼓励大学创新型设计逐渐转到帮助大学生提升模拟设计的兴趣和能力。此外，新的设计竞赛会从一年一届改为两年一届，从开放式命题开放式报名转到命题式且邀请报名，竞赛时长也从十个月缩短到为DSP竞赛六个月，模拟竞赛两个月。

最后，ADI还决定从2013年起安排给电子类高校一线老师的培训计划。ADI会安排资深工程师对部分电子类高校教模拟设计的老师进行培训，高威希望活动能够围绕模拟设计的各个主题进行一年多轮的培训。

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