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談談傳統射頻、微波工程師的轉型與發展

2022/3/10 15:36:25      點擊:

@李一雷 :

 1. 傳統微波工程師使用的是分立器件為基礎搭建射頻系統,也即做板級設計(相對于IC而言)。未來射頻系統(例如30 GHz以下)的趨勢是在普通的商用射頻系統中,一塊PCB板子上的射頻器件有天線,T/R switch,PA以及SoC(包括LNA,mixer,PA driver等射頻模塊以及PLL,Baseband等數字/模擬模塊)。天線,T/R switch和PA很難集成到一塊芯片上,所以會和SoC分開。

大概在21世紀初,由Asad Abidi為首的學界一干人等開始研究CMOS RF,從而RFIC開始在業界流行,導致RF系統向IC方向傾斜。這波潮流至今基本已經到了飽和,即板級射頻工程師的職位應該不會再減少(因為天線,T/R switch很難被集成到片上)。所以做傳統射頻工程師在未來的前景估計也不會比今天的待遇更差。

  1. 傳統板級射頻工程師:如前所述,前景不會很差。傳統射頻工程師由于做板級系統,會對系統級設計比較熟悉,將來有希望轉射頻系統工程師(就是給每個模塊定指標)
  2. PA(功率放大器)工程師:PA比較特殊,目前業界想做CMOS PA但是遇到了很多困難。如果題主想做電路但又不想放棄熟悉傳統射頻流程的優勢,可以考慮做PA,因為PA比較特殊會涉及到很多接近板級設計的內容(比如如何做阻抗匹配使輸出功率最大),而且PA-天線共同設計也是很重要的課題。
  3. 微波設計:在CMOS尚未占領的微波領域,仍然是在用傳統微波的方法在做設計,例如汽車雷達。這些領域不像手機里的射頻系統那么廣為人知,但是也很需要人才。

 2.從器件/天線轉RFIC,如果能把Pozar和Razavi那兩本書真的弄通對于一個研究生畢業來說真的是完全足夠了。目前做RFIC的有兩種視角,一個是像Razavi,Abidi這樣把RF電路當作高速模擬電路來處理,對于阻抗匹配,傳輸線,S-參數等等不去考慮。另一個學派則是從傳統微波入手,把RFIC看成集成在片上的分立器件。其實這兩種視角缺一不可,只有真正融會貫通了才能是一個合格的射頻工程師。所以如果能在畢業前把Pozar的《微波工程》和Razavi的《射頻微電子》(最好是第二版)能融會貫通你就比全國80%以上的做RF的碩士生要強了。除了看書以外,還可以實際去設計一些電路,走一遍流程(用Cadence Composer做電路設計/SpectreRF做電路仿真/Virtuoso做layout/Calibre PEX做寄生參數提取并做后仿)。真的做幾個電路后,你和業內人士的差距或許就僅僅是流片/測試的經驗了。 

@LeonMac :

 1. 傳統上天線的技術分析,基本上是從“場”的概念(比如輻射場,增益,方向圖等等)來進行的;而RF電路(包括RF IC) 技術基礎大體上是從“路” 的概念來的。從微觀上說,兩者的分析手段和理論基礎不完全一樣。但是核心理論基礎還是互通的。從專業程度上來說天線場理論更專業一些--轉到電路領域難度比較小;

 2. 純粹從職業發展來說,天線的方向確要窄一些,主要是太專了。其實國內的民用天線領域大體上是使用成熟的天線產品沒有特別深入的技術積累可言;真正做天線的大拿還是在軍用和研究所;從這個角度來看,天線的方向的確窄了些。除非你是高手。可換句話說任何行業高手都是稀缺資源對吧。扯遠了。

 RF IC是個不錯的方向,宏觀上在可以預見的將來還是我們天朝的短板,政府會大力發展,市場也有這個需求。這里再深入下去除了必備的高頻電路分析,EMI分析,還需要涉及到一些集成電路的知識。

 RF板級電路的工作,因為RF IC越來越集成和向數字化和軟件化,而更向系統方面發展--大多說狀況下所謂的RF 板級電路是布板和測試的工作,這個領域經驗積累重要性大于理論知識,對于通訊系統的了解更重要,要高于純粹RF電路知識本身。

 3. 關于知識積累,我的觀點:單純看書,聽課都成不了高手--就算你把理論公式吃透,可以自由推導,遇到實際問題你還是不知怎么處理的話那是紙上談兵--所以找到一個合適的崗位可以符合你的發展預期(多提供相應的實踐機會,多多益善)是最好的選擇。

 4. 要轉專業就趁早--任何一個領域你想成為專家都需要至少5年以上實戰經驗。所以決定了就不要留戀。不過決定之前再捫心自問一下,如果對于技術不是那么喜歡(你是看前景呢還是看錢景呢)那么隨便啦,多嘗試一些不同領域(每個領域至少2年吧)然后轉市場或者商務都也是條出路。

@盧黎 :

 1. 現在射頻確實分立化到片上的轉型趨勢很明顯。但是天線還是比較重要的一個分立化元件,不是那么好替代的。

 2. 純做天線的話還是就業面有點窄了。畢竟天線很專的領域,一個城市中有時想跳槽都不太好跳。我一個師弟就是一個好例子。當然當個專家也是條路子,就一直走下去。

 3. 轉IC是一個方向,畢竟你學微波出身,估計做天線沒做過多少板子。但是工作如果選一個還是做些板子的射頻方向,應該入門還是很快的。

4. 現在偏硬件的編程也是個好方向。軟件基礎不差的話,FPGA,儀表編程都是好路子。

 總之,射頻想發是比較困難,但是這么專業的領域,只要踏踏實實做好了,溫飽還是都不成問題的。而且現在rf伴隨通信走進了更多領域,交叉領域也是大有可為:)

@科研留守兒童 :

 我博士方向就是做微波毫米波的,先說結論:我覺得射頻系統工程師的需求與發展前景還是很大的。根據我對于微波專業的了解,微波方向我們粗分為三個方向:1】做無源(天線、濾波器等)2】有源電路(射頻電路,以及各種板級電路例如PA、LNA什么的)3】做芯片(側重器件級,例如做功放、混頻器、低噪放等等)。

 先說說芯片方向,做芯片看似比較高端,但是實際上中國這方面和發達國家差的很大,國內專門芯片設計的崗位(相比于射頻而言)并不是很多。國內做芯片的公司多為一些中小型公司,崗位并不是很多。芯片行業投資大,設備貴,工藝線貴,工藝封鎖,國內一般使用的工藝線是國外淘汰下來的十年前的工藝線。做芯片的中小公司設計的芯片往往都要送到國外流片,流片周期長。從綜合性能方面來看做的不如國外大公司。國內想有類似國外ADI,TI,MINI CIRCUITS之類的大公司路程很長。剛才上述所說的芯片只是射頻或者毫米波芯片,對于基帶芯片設計(FPGA)可能中國要走的路就更長了。因此,芯片方向主要就業還是去中小型創業公司或者是特定研究所(55所之類的),對于芯片設計的比較好的同學工資待遇還是很有吸引力的。

再主要說說射頻方向:

 1、首先我認為芯片集成度越來越高肯定是個趨勢。但這些是針對有廣泛海量用戶的應用而言的,如手機,sub-6G,或者近些年來火起來的毫米波車載雷達。換句話說,如果應用沒有到一定量級是不會推出集成式的芯片的(研發成本相比于收益不合算)。比如,像中電那些研究所設計的相控陣大雷達,一個雷達一套指標,而且指標要求往往很高,你能指望用大規模多通道的通用集成芯片搞定嗎?

 2、其次,射頻系統不是簡簡單單的用50歐姆線把芯片連一連就結束的。越是頻率高、通道數多的系統遇到的問題也會很多,中間有很多細節問題需要處理。同一個方案給不同人去做,做出來的性能可能差的還挺多的。就比如簡單的把兩個芯片級聯在一起很有可能板子沒布置好功放就自激不工作了。還有頻率高的各種耦合問題,出來的信號雜散太大不達標怎么濾除。單個芯片測試公司datasheet上感覺挺好連在一起就不對了的情況也是經常會出現。射頻工程師的價值很大一部分在調試和解決實際問題的經驗上。積累的經驗越多你的價值就更大(盡量不要做專門畫板子的)。我在東大這邊,觀察到每年的碩士生畢業的時候算是對射頻稍作了解吧,做兩個小板子就可以準備畢業了,去個華為還是比較容易的(16*16k)。這邊博士生畢業不去高校的話去個研究所待遇也是挺好的。

 3、然后,射頻系統工程師和單獨只做個前端板又不是一個概念,前端板很可能就是一張板子,系統工程師還要考慮結構、功耗、安裝、散熱、后端數據的處理、基帶程序,測試場景搭建、測試程序等等。這些過程中要學習的東西很多很多,這些東西往往單獨設計芯片的不太了解的。

 綜上,射頻工程師在中國的需求量遠大于芯片需求量,絕大部分公司沒有條件自己研發芯片的。研發芯片的主要市場被國際大公司壟斷,中國這塊在不斷成長但離國外還有相當差距。即使芯片集成化了,做射頻系統工程師依然有很多需要他來解決的問題。像華為這種大企業依然主要招的還是射頻工程師。而且如果你是碩士生,那么短的學制根本來不及接觸好芯片。如果有接觸芯片設計的條件、有流片的機會對于芯片設計感興趣,也可以投身于芯片事業中干得好待遇很高的。

@Chris :

 個人看法,先積累技術吧,射頻電路經驗非常重要,pcb的設計,射頻模塊的調試都是要時間和經驗的積累的,多參考公司內或者公司外相關射頻模塊和產品的設計資料,多參與產品的調試,射頻工程師的測試儀器使用是最基本的,測試和調試方法也需要具體項目經驗的積累。先別挑具體工作內容,任何工作內容在前期都能讓你學到技術。

 有了一定技術積累以后要考慮以后的大致工作方向,大概有接收通道,功放,頻率綜合,無源器件包括濾波等,還有一個和電路關系不大的天線設計方向,也有做整個系統優化的。當前由于射頻芯片的集成度和性能越來越強,小信號的射頻設計已經比較簡單了,買成熟的芯片用就是了,大功率的射頻及微波功放是一個很多射頻工程師最終選擇的方向,因為太大功率的產品難以實現單芯片集成,所以還有很多射頻工程師發揮的空間,提高功放的功率和效率是個挑戰。個人認為整個射頻的收發系統都需要深入學習和研究才能讓射頻工程師走的更遠。

 對整個射頻系統駕輕就熟以后,射頻工程師的職業生涯也應該要上一個臺階了,開始負責整個產品的射頻系統研發,基本就是個部門的小頭了吧。再往上就是產品定義,量產優化等等的高階工作內容了,基本達到部門經理的級別吧。再要往上就要看個人的機遇和積累了。