錯一次就損失幾百萬，「晶元設計工程師」要做到0失誤｜這個職業不太冷

來自專欄 36氪

文 | yanyan

晶元無處不在，手機、電腦、空調、洗衣機、冰箱、路由器等等都需要晶元。

兔爸在晶元行業做模擬工程師，一做14年。他的第一句話就極端抽象，「真實的世界都是模擬的。」

追問之下才知，此模擬非彼模擬。按照兔爸的解釋，我們周圍的一切都是「模擬信號」組成的，你和朋友的竊竊私語、你看到的河面浮光掠影的景象、下雨天時地面的濕度等，這都是模擬信號。

關鍵點在於，模擬信號可以非常精確、真實地反映我們周遭的物理世界。具體而言，兔爸做的是模擬晶元。這個「模擬」，是指連續的一個概念。

模擬信號的連續性有一個缺點，即不易存儲。與之相對應的另外一個概念便是，數字信號，也就是你我相對更熟悉的，以0和1來定義一切。數字信號的優勢便是，可以將連續變化的模擬信號轉化成0和1的數字信號，進而對這些數據進行存儲。物理世界的聲音做數字化處理後，最直接的產品便是錄音機。

在這個極其細分的領域做專業度極高的工作，兔爸在採訪的過程中頻繁流露出歉意，「抱歉啊，我感覺我還是沒有說清楚…可能我表達能力太差了。」

下面，36氪將儘力用通俗的語言向你展示這份抽象的職業。

就像前面說的，晶元分為兩大類：數字晶元和模擬晶元。數字晶元，最常見的便是CPU、內存晶元等；而模擬晶元中，電源管理晶元是比較典型的一種。

以手機的「電源管理晶元」為例，顧名思義，即如何在功能不斷增加，耗電持續加快的情況下，保證電池撐的更久，或者至少縮短充電的時間。

回憶過去我們所使用的諾基亞時代，屏幕小，電池也小，充一次可以用很久。很多年過去，電池技術本身並沒有突飛猛進的發展。最早期，USB介面的充電協議中包括電流為0.5A的標準，大部分手機按照這個標準去製作USB介面。

OPPO幾年前推出的口號，「充電5分鐘，使用2小時」，將快充這一項技術推到了市場面前，究其本質，它是以增加電流為手段達到提高輸出功率的目的（功率 = 電壓*電流）。兔爸介紹，目前市場上手機最高的輸出功率為20瓦。而其他安卓類手機則以增加電壓，來達到相同的目標。

在智能手機的快充協議方面，蘋果遠落後於安卓類，這主要與手機硬體層面的更新有關，它們的介面有自己的一套協議，電流輸出固定在2.4A。此處比較重要的差異點就在於前述處理器上的電源管理晶元。

在電池技術無法取得突破性進展的未來，快充在體驗上可以節省很多，甚至在未來，移動電源的存在將不再具有意義。

所謂「快充協議」，在USB-IF這個國際組織制定統一規範前，各家做法都不同，蘋果、三星、華為、OPPO都各行其道，直到USB PD協議出現，規範才算是統一了。

兔爸作為晶元設計工程師，乍聽上去和程序員有一些相似之處，暫以此作一個粗略對比，方便你的理解 —— 從工作流程上來看，程序員從產品經理處拿到需求，然後負責實現，在實現的過程中可能有Bug需要不停的測試和修改，直到產品上線。

而兔爸在設計晶元的過程則要漫長的多，首先從系統工程師處拿到終端用戶的需求，比如一個移動電源的客戶有需求，希望充電速度更快，輸出功率更大。系統工程師研究客戶需求後，交到兔爸這邊，兔爸就需要思考如何設計電路去滿足客戶的需求。而這個設計本身，也類似在電腦CAD畫圖軟體的一個界面，並輔佐用模擬器 —— 也就是盡量去接近真實的電路，用電腦去模擬真實電路的響應方式，以及去驗證它的功能。

這個「模擬」與程序員做產品上線前的測試略有不同，電路的模擬跟最終拿到的成果很可能不完全一樣，這是模擬的局限性導致的。換句話說，沒有人100%保證模擬器的模擬效果可以保證做出來的產品沒有問題。因此，兔爸的工作內容決定了他必須格外謹慎。

晶元設計完畢後，進入「版圖」階段，也就是把之前的抽象設計轉化成能夠生產的一種形式。緊接著，便是生產出晶圓片（晶元是晶圓切割完成的半成品），基於此再進行切割，隨後拿回公司做封裝測試。

這個「封裝測試」的過程相當於重新驗證設計本身，以確保交給客戶前的萬無一失。而從方案設計完成到驗證環節，一般至少是數月的等待。而此處的關鍵是，如果驗證出錯誤，兔爸得重頭再來！

而這其中的代價，除去時間成本，由於生產過程涉及到模具定製的環節，模具的價格在幾百萬左右，後續驗證出問題後，模具的成本直接就浪費了。

談及「不能出錯的壓力」，兔爸對36氪說道，「這個行業都是這樣，大家慢慢也都習慣了。但如果是一些初創企業，一次兩次生產完，驗證都不成功的話，錢都耗完，公司也就死了。」

當一切都完美順利的生產驗證完畢，客戶量產後，事情還沒完 —— 兔爸指出一個重要概念：容錯性。

他必須考慮到終端用戶使用不當的任何一種可能，哪怕在錯誤使用的情況下，產品不能出錯。而這個「錯」可能是壞掉、著火等。兔爸在設計一款電子煙產品時，客戶在使用過程中接反了電池，無法使用。而兔爸就需要考慮，能否在電池接反的情況下，或是出現提示音或是不影響使用。這一切，都考量一個好的晶元設計工程師的能力。

就職業門檻來看，由於晶元行業的特殊性，一般電子系畢業的學生佔比較大。做數字晶元工程師會跟軟體打交道，包括有寫代碼的部分，相對來說跨專業會更容易一些。一般來說，晶元行業入職後的薪酬在1.5w-2w之間。

之前，兔爸的團隊中也有專業對口，但因性格因素而離開的人 —— 這和「容錯性」有關，做晶元設計工程師對於謹慎細心的要求極高。而兔爸作為部門負責人，他更看重的是年輕人的學習能力，還有工作習慣，也就是總結錯誤，建立個人系統方法論的能力。

「電源管理晶元」作為兔爸設計的晶元中的一個小分類，細微的一些提升對你我使用的電子產品的體驗都會造成莫大的影響。試想在未來的某個節點上，「移動電源」將變得冗餘，甚至按照兔爸所說的，「手機本身可以成為輸出電源的那個埠」時，我們的生活習慣又會被無形中改變...

那個薄薄的指甲蓋大小的晶元，傾注了他精力的全部。

希望上面所說的職場故事對你的擇業有一些幫助。如果沒有，還有下期。