数字、模拟电路芯片的区别及其设计的前端和后端的分工区别？

有关回应 · 2021-5-25 14:35:11

看了上面诸位同仁的回答，感觉大部分回答这个问题的人都是搞模拟的，或者射频的，所以回答很有失偏颇。

一句话总结上面很多位的言论，就是做数字的可以速成，不需要艰苦的知识积累，技术含量没有模拟高。模拟工程师越老越牛，数字工程师稍微不注意就被淘汰。

Ok，we admit that，in some sense, the above point is true. 我们也承认，就基础课数电的好学和模电的难啃，就吓走一大批想要做模拟的人，还连带让学的好模拟的人人瞧不起做数字的人。

不过我首先问大家一句你懂什么是数字吗？君以为数字就单单是把电平看做离散的两种状态就行了了? 你以为数字集成电路就是逻辑运算？会算几个逻辑函数，混个硕士学位，再会编几句verilog vhdl啥的，就可以拍拍屁股去找那些‘门槛很低’的工作了？如果你是这么想的，那你真的不懂数字。

数字水不深？
只有在中国这种相比于国际水平来说数字电路发展极度落后的地方，才会出现这种观念。（我们需要承认中国模拟的技术先进程度在国际上看应该大概比中国数字强很多）。我们要承认在国内数字确实不容易出人头地。跟欧美（尤其是美国）相比，就凭那半个世纪之多的积淀，是我们从九十年代末到现在追十年就能追上的？亲们知不知道晶体管的发明者后来co-founding了英特尔？（换句话说集成电路就是人家发明的）。知不知道Intel IBM那些巨头一直引领着最先进的集成工艺的进步，而这些工艺可以商业化之后都会用在最先进的processor上？你知不知道英国剑桥的ARM连个foundry都没有，光卖自己的IP核（说白了就一堆代码）就能跻身于世界IC设计的顶尖之列？你知不知道中国要搞个龙芯，还得用MIPS的架构？（为啥？mips便宜。英特尔X86架构雄霸市场那么多年，早垄断了。AMD都得低头。你龙芯想用我X86架构吞我市场份额？好啊，先给我交份子钱先。而且是那种多到让你肉痛的份子钱）你知不知道三大EDA设计公司Cadence Synopsys和Mentor Graphics都是美国的？不管你做模拟做数字，只要你还做IC要用我最先进的工具和后续服务，拿钱来买license。一句话总结，国内的Digital IC设计现状（自主研发上），从工艺到设计方法学，从业界到学界的人才，都是全面落后西方的。你就看看去年土生土长的国人在JSSC上发的只有寥寥两篇文章这可怜的数量就好了。

就因为数字不论工艺还是设计还是人才都全面追不上西方，而且目前来看不太容易改变这个现状，所以不少国内有志青年和耐得下性子苦修的人都跑去搞模拟去了。也有很多朋友一开始选模拟的时候可能并不抵触数字，不过鉴于带自己的研究生导师就是做模拟的，也没别的太多选择就这么从了。还有部分童鞋没什么主见，人家让你做什么就做什么就被拐跑了。这也是数字人才的问题。

数字博大精深，普通工程师都只是做整个流程的一小块，如同管中窥豹，模拟是有可能个人英雄主义的，个人可能出成果，也有可能技术入股去创业个人英雄主义一把，因为两者集成度的巨大差距摆在那里。况且，数字流片一次成本太高。你模拟假设只用.35um的工艺留一次能多少个钱？而数字流片失败一次，从设计到流片至少一千万没了。一般人玩不起。这样才导致国内这样一种模拟至上的怪圈。

===========以上观点是为了反驳本问最初的20多个回答写于2013年底=================

=============================The meat is below===========================

让我们现在坦诚的说一个复杂电子系统中，数模缺一不可。但是数字永远是运算控制核心，模拟永远是外围辅助。模拟精深，数字是博大精深。模拟工程师工作在电路级别，有点像是传统的电子电气工程师关心电路细微的细节和具体物理的实现，数字（前端）工程师理想情况下应该工作在架构/系统级别，对于芯片的性能有整体的认识和把握。

数字IC设计高强度工艺更新速度快需要知识覆盖面太广而且片子集成度太高所以必须需要团队战斗。如果一个工程师永远只做你那一小块，比如做数字前端的只会写vhdl，做数字后端的只会用Encounter做做place&route 那你可能也能混口饭吃，因为公司需要大量人手参与到辄集成度高达数十亿个晶体管的chip design的teamwork中。可是你要想要做到精通，做到team leader，你需要精通前端到后端，设计到验证，下到器件物理上到计算机体系结构的通才。就算你不能了如指掌，原理也要都懂。一个高端数字工程师，一个真正懂Digital VLSI的行家，先不说要掌握（或者了解）从前端到后端无穷无尽的EDA工具（其中有些license动不动需要公司花 $1million per capita去购买），也暂且不提各种各样的脚本和专用语言，就算他也不关心外围辅助的模拟电路具体怎么设计的和内部工作细节，他起码首先要对自己目前在做的产品的target technology，工艺，器件特性了如指掌，并且要对微架构和系统性能间的联系有深刻认识。比如，采用的工艺节点多少？22nm？65nm？平面工艺还是fin-FET？standard cell的延迟多少？最大fan-out要多大？互联带来多大寄生效应？时钟要多快？加法乘法多久算完？微架构怎么定？流水线？多少stage？并行运算？功耗有限制没？成本控制多少？用市面上那些EDA工具？哪个flow？最后怎么进行验证保证流片一次成功？

这些都是经验活。

模拟IC设计，一般来讲工艺没有数字先进，主要就是集成度低。我们知道模拟工程师入门门槛高，做好及其困难，而且在国外愿意做的人少，所以市场需求，给的价码极高。但是我们同样要注意，足够资深的数字工程师薪资绝对不会比同等资历的模拟工程师差，当你足够好的时候你只会赚的更多。前提你足够好。大规模数字集成电路，验证前端后端流程或者EDA工具开发。不管哪个只要你做的足够好，薪酬是不愁的。虽然不同的方向天花板有高有低在上海那些大外企比如NV AMD，当你摸到天花板的时候，年薪破百万有木有？（当然大部分童鞋离天花板好远就不做了，各种原因大家脑补）

最后再补充一句，任何活人的经验只要它能被写成if。。。then 。。。elsif。。的形式，就一定能被计算机执行。任何活人能做出来的‘艺术’只要它还有那么一点点道理可循，就一定能被机械化的复制。电子设计自动化（EDA）的进步，不管对于已经高度自动化的数字IC设计还是尚在起步的模拟自动IC 都是大势所趋。其实欧洲早在做数模混合的FPGA，而美国也早开始研究模拟设计的算法。这只是一个趋势，我并不是说模拟工程师会被取代或者模拟设计技术含量降低，（因为任何时候都需要有人工作在电路级，也需要人来全定制版图）而是说牛人到最后还是牛人，到时候还是平经验和智慧说话，所以需要平时不断积累学习。

anyway，诸君加油。

有关回应 · 2021-5-25 14:35:12

本文著作权归作者所有，转载请联系作者获得授权。----------------------------------------------------------------这两个问题是同学们考研选择方向，以及就业选择岗位最关心的两个问题。提前了解数字、模拟，前端、后端的区别，对于选择自己将来职业发展很有必要。
一、数字模拟定义及联系
模拟信号的世界：
简单地说，我们身处的自然界是一个模拟信号的世界。我们每时每刻听到的声音、看到的景象、触摸到的凹凸感，以及周围环境和物体的温度、湿度等等，都是模拟信号。还有，诸如物体（飞机、汽车等）移动的轨迹等，也是模拟信号。除此以外，电磁波、微波等人体无法感知的信号，也是模拟信号。

声波

电磁波

模拟信号能够非常真实、而且逼真地反映我们所处的物理世界。工作内容与之相关的芯片被称作模拟芯片。但是，模拟信号存在易衰减、且不易存储等的特点。而数字信号则刚好相反。
数字信号世界

数字信号：0和1就是一切。经过模拟数字转换，模拟信号被转变成更适合被高速处理的、被存储、不会衰减的0/1信号。纯粹处理这些0/1信号的芯片就是数字芯片。
自然界的声音、图像、温度、湿度、运动轨迹等，被采样和量化后，便转化成了数字0/1信号的编码。这样，我们就可以使用存储将这些编码存储下来，即使过若干年，也能完整的重现。如录音笔、数码相机等。更为重要的是，这些存储的信息，还可以进行信息提取、压缩等，如Photoshop等。可以说，数字信号的世界，使得人们的生活才会变得如此便捷和丰富多彩。
模拟/数字转换 模数转换器ADC和数模转换器DAC，是数字和模拟世界通信的桥梁。通过ADC，我们可以将模拟信号转换为数字信号去存储和处理；通过DAC，我们可以将数字信号转换为模拟的声音等，接近完美重现模拟信号的世界。
生活中，大部分电子设备都是模拟和数字信号的集合。以苹果4S的主板为例：
数字芯片：应用处理器、音频编解码器、存储器。（工艺比较统一，基本上功能都集成到了几个核心芯片中）
模拟芯片：RF收发器、功率放大器、振荡器。（工艺各异，每块芯片的功能相对都比较单一）

二、芯片
芯片功能：模拟芯片：处理模拟信号。种类细分，且繁多。包括模拟数字转换芯片（ADC）、放大器芯片、电源管理芯片、PLL等等。数字芯片：进行逻辑运算。CPU、内存芯片和各种DSP芯片都属于这一类。
工艺制程：数字芯片：按照摩尔定律的发展，使用最先进的工艺。现阶段是16/14nm。模拟芯片：模拟芯片一般不要求先进工艺，目前业界仍然用0.18um/0.13um。
设计流程：数字：数字前端 --> 验证 --> 综合 --> DFT --> 数字后端 --> 后仿/Signoff --> 流片模拟：电路设计 --> 仿真 --> 版图设计 --> 后仿真 --> 流片
设计难点：数字芯片：芯片规模大，工具运行时间长，工艺要求复杂，需要多团队共同协作。模拟芯片：非理想效应过多，需要扎实的基础知识和丰富的经验。例如，小信号分析，时域频域分析。--------------------------------------------------------------------------------前后端分工区别前端：功能实现过程。后端：物理实现过程。
工作内容：数字前端：从功能要求到RTL的实现和验证。数字后端：利用工具实现自动布局布线。模拟设计：功能电路的搭建和仿真。模拟版图：根据电路定制满足工艺要求的版图。
所需技能：数字前端：懂一种通信协议或者硬件架构；精通verilog语言和前端设计流程，了解FPGA或ASIC平台仿真和调试。数字后端：熟悉后端流程，时序分析，以及工艺器件基础知识。模拟设计：熟悉模拟集成电路原理拥有半导体物理以及制造工艺等专业知识；熟悉电路功能仿真。模拟版图：熟悉layout基础知识，了解不同工艺节点的设计规定则，和电路原理。
设计工具：数字前端：VCS DC数字后端：Innovus/ICC2模拟设计：Cadence仿真平台模拟版图：Virtuoso
岗位量：
数字前端：验证招收人数较多，设计相对较少。
数字后端：招收人数很多。
模拟设计：最近几年国内招人较少
模拟版图：较少
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希望能够对题主有所帮助。
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有关回应 · 2021-5-25 14:35:13

本人做过若干小系统的archi，偏模拟。

先回答问题，简单说，数字电路是以电平01作为载体，模拟则是多种多样的，可以是电压电流也可以是频率相位甚至电荷。复杂的话就可以说几本书了。

个人觉得两者在分工或者流程上来说，最大的不同是数字电路分工更加细化标准化。作为数电从业者，可以选择abstract behaviour modeling verification p &r，工具上的选择也更多，发展也更专业深入。而模电，虽然以cadence 为代表的公司一直努力提高eda自动化模块化的水平，但是更本设计理念还是一直局限在设计，仿真，layout。顺便吐槽那个ic6的parametric analysis

这种局限性体现在软件上，也体现在对从业者的要求上，模电更需要设计人员的全面和经验。而数电的大部分员工更专注于自己的一块。尤其是现在soc以及c to verilog的发展，使得更多非电路背景的人，可以参与系统的初始算法等等。当然现在的实际或者趋势就是mixed signal 以及大综合。毕竟数字离不开模拟，模拟离了数字也难有销路。

对于排名第一的回答，有一些小意见。不能简单的说数电更复杂，流片成本更高，就造成国内这块更加落后。微电子这块，欠账甚多，而这一行靠的就是积累，不管模电数电，没有一次次的失败哪有最后的成功。从工艺到设计到综合到封装测试，莫不如此。

什么更难，可以以欧美最近的流片要求，多少pin 多少频率多少功耗就禁止出口。一看就是fpga通用cpu告诉adda以及rf模块。这里有模拟也有数字。jssc和isscc，基本上处理器很小一块-另人欣喜的是国内团队开始出成绩了-，其他基本adcsocrfbio四分天下。当然以jsscisscc来评价也不公平，很多算法都跑到computing去了。

综上所述，前途都是光明的，选择都是多样的，只要你喜欢这个就能做好。不过如果要赚快钱，出门右转找it，营销。

有关回应 · 2021-5-25 14:35:14

我属于回答者的大多数，从事模拟研究和工作的那一类。
模拟和数字只是把集成电路划分成了两个比较小的部分而已，若硬是要争个优劣，感觉就和硬件与软件一样，颇为无趣。

模拟电路是偏深度的，需要去抠基本的半导体物理；而数字电路则偏广度，不会去抠细节，而要深究系统架构。前者好比登山，看起来蛮难的，的确深奥，但也就那回事；后者则如航海，看似风和日丽，待见大浪滔天，才发觉很难到彼岸。

第一的那篇回复，感觉矫枉过正了，尤其是那一串的反问。
论及学术，国内数字和模拟在ISSCC，TCAS，VLSI，等都有不少的文章。JSSCC侧重理论，收集的文章多是Analog和RF，拿来参考有失偏颇。总的来说，就学术层面，国内的设计这块（模拟和数字）以及工艺，感觉水平正在逐步提高。
谈及应用，国人的处理器情结太严重了，好像只有处理器才能代表集成电路的水平而已（PS，ISSCC上国内中的还多是处理器）。集成PA，Transceiver等，这些不也是需要攻克的难点么。他们的流片费用也不低：前者GaAs工艺，后者也到40nm了，几个片上电感够放很多的数字电路了。
谈就业，博士无论模拟还是数字都好说，还是说一下苦逼的小硕吧，反倒是模拟（和RF）就业比较难写，数字稍好，虽不及软件。

最后补充一点，模拟能做的事，的确是逐步被数字领域蚕食，这主要是多亏EDA工具的发展（也就是软件）。但要知道，全定制电路永远是最后被蚕食的，好比RF，好比高性能乘除法器，对然也只是时间的问题。
这么一说，要想不被淘汰，只有去从事软件了……貌似扯远了。

有关回应 · 2021-5-25 14:35:15

我还是个学生，只能说表面的普及下，深入了解还是邀请@谢丹、@刘竹溪和@Hugh Wang来回答吧。

现在芯片设计一般还是指cmos工艺，当然还有其他的。数字电路芯片就是只把coms管当作开关，也即0和1，当然会有些器件本身寄生因素（电容电感电阻）的影响，但总体上不算功能的必要因素。所以cmos管可以大量采用相同“宽长比”（一种参数），相对模拟而言，集成度高，软件工具自动布局布线即可满足要求。而且设计起来可以利用Verilog等语言编程，相对容易上手，可移植性强，稳定性、可靠性高（只有0和1嘛），主流都是把能数字化的都数字化。

而模拟芯片复杂的多，管子的各种寄生因素都要考虑（当然在初步估算时可以不考虑过多的寄生影响），尤其随着频率的提高，这些影响慢慢变得占有不可忽视的地位，本来电路图只需要一个管子，现在不得不加上电容电阻加以分析（射频段更为复杂）。所以集成度不高，人工要求高，布局布线也都依赖版图师的经验。不过世界环境啥的都是模拟量，所以模拟工程师还是不可取代地～

至于前端后端，因为你问数字模拟区别，我不知道你对这行理解到底多少，希望我能说的简单明白。前端就当是设计，画电路图或者是写代码。后端就是把设计变成版图，就是实物真正出来的样子（芯片剖开里面好多层，社区啥时能上图哇！！）我还没做过后端，不过以我的理解，数字模拟的后端大同小异，如上所述，模拟布局布线更依赖人。

员工要求，模拟不单单需要很好的模拟集成电路功底（其实就是基本功，个人理解，它也就是个工具），还得对设计目标原理认识深刻（不然做不出东西哇），还得熟悉cadence这套工具，我学这么久总是觉得怎么还有这么多没接触过的东西要学...挺考验知识面的。数字嘛，verilog啥的硬件语言必要的，那个虽然是编程，如果对底层认识不深刻也就是垃圾代码，和c语言啥的完全不是一个概念。还有时序约束...Synopsys也是要命的软件工具，对了，这两种软件基本都运行在Linux系统下，所以...

吐槽一句，我都怀疑我能不能毕业...

数字、模拟电路芯片的区别及其设计的前端和后端的分工区别？

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