集微網(wǎng)消息，我國IC設(shè)計(jì)行業(yè)，近年來取得了堪稱滄海桑田的巨大進(jìn)步。

2018-2022年，IC設(shè)計(jì)業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值從2577億元增長至5345億元人民幣，千億美元里程碑已漸行漸近，在做大的同時(shí)，以科創(chuàng)板上市企業(yè)為代表，一批“中國芯”優(yōu)秀廠商，也正在其各自專注的市場站穩(wěn)腳跟，與國際強(qiáng)手同臺(tái)競爭。

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同樣重要的是，伴隨這一產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)的跨越式發(fā)展，一大批在技術(shù)上能夠獨(dú)當(dāng)一面的青年骨干人才也已脫穎而出，這樣的人才資源，有望為中國IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來以十年為單位的持久推動(dòng)力。

這批”好手“、”強(qiáng)手“有怎樣的成長經(jīng)歷，在技術(shù)領(lǐng)域取得了哪些成績，對(duì)技術(shù)又有著怎樣的洞察與視野？集微網(wǎng)相信，探究這些問題，將對(duì)理解中國IC設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀與未來大有裨益。

抱著這樣的期待， 集微網(wǎng)日前走訪了裕太微電子股份有限公司（簡稱裕太微，股票代碼688515），對(duì)公司算法設(shè)計(jì)總監(jiān)劉亞歡先生進(jìn)行了專訪 。這位曾榮獲蘇州高新區(qū)科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)領(lǐng)軍人才稱號(hào)的技術(shù)專家，無疑是一代青年人才群像中的典型代表。

事非經(jīng)過不知難

眾所周知，今天人類社會(huì)絕大部分互聯(lián)網(wǎng)接入節(jié)點(diǎn)，都使用著以太網(wǎng)（Ethernet）技術(shù)，隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)的指數(shù)級(jí)增長，IEEE發(fā)布的以太網(wǎng)規(guī)范，也從上世紀(jì)九十年代十兆、百兆演進(jìn)至目前的千兆、萬兆乃至更高規(guī)格，而以太網(wǎng)技術(shù)的落地應(yīng)用，則離不開芯片賦能。

在以太網(wǎng)芯片中，物理層（PHY）收發(fā)器芯片由于涉及數(shù)字、模擬、通信多領(lǐng)域技術(shù)，設(shè)計(jì)制造難度較高，長期以來被海外廠商所主導(dǎo)，成立于2017年的裕太微，則聚焦以太網(wǎng)PHY芯片，填補(bǔ)了該領(lǐng)域大量國內(nèi)空白，快速成長為我國稀缺的高速有線網(wǎng)絡(luò)通訊芯片領(lǐng)域領(lǐng)先廠商，2022年，該公司實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)物理層（PHY）芯片量產(chǎn)產(chǎn)品最高傳輸速率由千兆提升至2.5G，5G和10G產(chǎn)品的測試芯片預(yù)研工作也已基本完成，自主研發(fā)IP數(shù)量新增達(dá)70個(gè)，這一系列耀眼的成績背后，有著劉亞歡博士的重要貢獻(xiàn)。

這位氣質(zhì)儒雅的”80后“，曾先后任職于中國科學(xué)院上海微小衛(wèi)星工程中心、創(chuàng)銳訊通信（Atheros）、裕太微電子，迄今已擁有15年以上算法和芯片設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，擅長通信算法架構(gòu)與電路實(shí)現(xiàn)，熟知有線通信和無線通信領(lǐng)域的調(diào)制解調(diào)、信道估計(jì)、均衡去噪、編碼解碼等各種算法。加入裕太微以來，劉亞歡帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)物理層算法開發(fā)等工作，提出多種關(guān)鍵算法并申請(qǐng)了相關(guān)專利。

以太網(wǎng)PHY技術(shù)發(fā)展，順理成章地成為這次訪談一大主題。

回顧標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)歷程，劉亞歡表示，從十、百、千兆到萬兆，數(shù)據(jù)傳輸符號(hào)率/波特率不斷提升，除了編解碼的實(shí)現(xiàn)之外，更高傳輸速率也帶來信道損耗“水漲船高”，衰減、回聲及串?dāng)_日益嚴(yán)峻，必須進(jìn)行響應(yīng)的均衡，相關(guān)功能模塊在PCS/PMA子層設(shè)計(jì)中必不可少，也對(duì)數(shù)字均衡算法提出了更高的要求。

劉亞歡以目前市場主流的千兆PHY產(chǎn)品為例，進(jìn)一步介紹了其算法設(shè)計(jì)上的細(xì)節(jié)，由于千兆以太網(wǎng)傳輸介質(zhì)升級(jí)為4對(duì)全雙工5類銅絞線，裕太微產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，在接收架構(gòu)上有一個(gè)比較大的變化，從SISO演進(jìn)為MIMO，通過綜合多路信號(hào)實(shí)現(xiàn)更好的信噪比，而在數(shù)字均衡器設(shè)計(jì)上，劉亞歡一改常見的ADC時(shí)域采樣做法，而是通過頻域反變換到時(shí)域的思路，實(shí)現(xiàn)了同樣濾波效果下更小的面積、功耗開銷。

結(jié)合產(chǎn)品預(yù)研親身經(jīng)歷，劉亞歡還談到，千兆等規(guī)范下常用的DFE判決反饋均衡，在適配5G、10G速率時(shí)就需要進(jìn)行TX/RX架構(gòu)的重大調(diào)整，800Mbaud符號(hào)率下，調(diào)制方式也更為復(fù)雜，從PAM5變?yōu)镻AM16，16級(jí)電平可想而知將對(duì)信號(hào)完整性提出何等苛刻的要求。

”事非經(jīng)過不知難“，長期處于工程實(shí)踐前沿的劉亞歡博士，在交流中還向集微網(wǎng)深刻剖析了PHY芯片這一復(fù)雜系統(tǒng)中模擬設(shè)計(jì)與制造工藝的重要性。

他感言， 早在2002年IEEE就定義了10GBASE-SR，10GBASE-ER等萬兆以太網(wǎng)規(guī)范，802.3ae使以太網(wǎng)技術(shù)得以邁入廣域網(wǎng)領(lǐng)域，然而從標(biāo)準(zhǔn)提出到產(chǎn)品規(guī)模商用，期間已經(jīng)歷了漫長歲月，模擬電路的性能是其中的關(guān)鍵變量，往往也無法通過數(shù)值仿真把握，包括工藝角在內(nèi)的PVT(process，voltage，temperature) 條件要控制在量產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)，就要求模擬設(shè)計(jì)能夠應(yīng)對(duì)相當(dāng)大的動(dòng)態(tài)范圍變化，早期ADC/DAC受限于工藝，樣品的功耗、成本等遠(yuǎn)不足以支撐其走向市場。

與產(chǎn)業(yè)共成長

值得注意的是，在商規(guī)以太網(wǎng)依靠光纖傳輸向100G、400G乃至800G演進(jìn)的同時(shí)，傳統(tǒng)銅介質(zhì)以太網(wǎng)產(chǎn)品同樣正擁抱著巨大的車載藍(lán)海市場，方興未艾的車載以太網(wǎng)滲透普及浪潮，為本土企業(yè)加速拉近與海外巨頭差距，提供了空前有利的機(jī)遇。

劉亞歡表示， 與千兆乃至萬兆以太網(wǎng)采用四對(duì)雙絞線不同，車載以太網(wǎng)由于線束重量、成本等因素，僅使用一對(duì)銅雙絞線作為介質(zhì)，因此車載千兆以太網(wǎng)的單對(duì)線上傳輸符號(hào)率（SR）就達(dá)到750M，接近于商規(guī)萬兆以太網(wǎng)規(guī)格。 與此同時(shí)，車載產(chǎn)品還需要滿足車輛行駛中可靠性、功能安全等一系列嚴(yán)苛而細(xì)致的要求，如車規(guī)PHY芯片需具備診斷自檢功能，傳感器、執(zhí)行器信號(hào)傳輸故障可第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并報(bào)告，而車輛的高動(dòng)態(tài)特性，也對(duì)車載以太網(wǎng)的低延時(shí)性能提出了很高要求，形成了TSN（時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)）等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，要求實(shí)現(xiàn)確定性的最小時(shí)延，在算法設(shè)計(jì)上，就需要針對(duì)性地增加功能安全指標(biāo)、優(yōu)化信道驗(yàn)證算法。

結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，劉亞歡還談到了車規(guī)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品認(rèn)證中一個(gè)較少為外界關(guān)注的側(cè)面，即針對(duì)算法的兼容操作認(rèn)證，這也是其與商規(guī)、工規(guī)以太網(wǎng)產(chǎn)品一大不同之處，車規(guī)以太網(wǎng)芯片想要真正打入國際供應(yīng)鏈，往往需要通過德國權(quán)威機(jī)構(gòu)C&S的IOPT測試，以證明其具備與上下游設(shè)備互聯(lián)互通的能力，可以直接無障礙進(jìn)入汽車公司已經(jīng)上市和研發(fā)中的各個(gè)車型平臺(tái)而無需再針對(duì)特定的每個(gè)車型進(jìn)行繁瑣的兼容性測試，回憶其間的經(jīng)歷，劉亞歡也對(duì)認(rèn)證測試的嚴(yán)謹(jǐn)與細(xì)致印象深刻，車規(guī)產(chǎn)品開發(fā)周期也因此遠(yuǎn)長于商規(guī)產(chǎn)品。

完整跑通車規(guī)芯片開發(fā)完整流程，不畏難、不取巧的做法，磨礪了包括研發(fā)團(tuán)隊(duì)、質(zhì)量團(tuán)隊(duì)在內(nèi)的體系化能力，也為裕太微帶來了實(shí)實(shí)在在的回報(bào)。

目前， 該公司已獲得ISO 26262:2018汽車電子功能安全認(rèn)證，并拿下最高等級(jí)ASIL D等級(jí)，標(biāo)志著公司在滿足功能安全流程的質(zhì)量能力上已經(jīng)達(dá)到了國際水準(zhǔn)，其自主研發(fā)的車載百兆以太網(wǎng)物理層芯片已通過AEC-Q100 Grade 1車規(guī)認(rèn)證和德國C&S實(shí)驗(yàn)室的互聯(lián)互通兼容性測試，已進(jìn)入眾多汽車行業(yè)知名客戶供應(yīng)鏈，可應(yīng)用于激光雷達(dá)等高速應(yīng)用場景的車載千兆以太網(wǎng)物理層芯片也正在研發(fā)中。

劉亞歡特別談到，本土車企，特別是造車新勢力企業(yè)，對(duì)導(dǎo)入本土芯片供應(yīng)商普遍態(tài)度積極，這也令其備受鼓舞。縱觀網(wǎng)通芯片市場發(fā)展史，新競爭者后來居上，往往需要借助于下游系統(tǒng)產(chǎn)品創(chuàng)新打開的機(jī)遇窗口。如瑞昱在90年代的崛起，既有快速以太網(wǎng)100BASE-T標(biāo)準(zhǔn)推出的東風(fēng)，也離不開彼時(shí)智邦、友訊等中國臺(tái)灣地區(qū)路由器廠商的扶持，而更深一度觀察，系統(tǒng)廠商支持本地化供應(yīng)商，也與此前臺(tái)系PC主板產(chǎn)業(yè)鏈因英特爾進(jìn)入而遭受的震蕩有直接聯(lián)系，從而大大激發(fā)了“本土替代”的共識(shí)。

有理由期待，在以太網(wǎng)芯片市場，本土產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)造的增量市場空間，同樣將帶動(dòng)上游芯片企業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。

以快制慢的發(fā)展之道

過往十余年的技術(shù)生涯，劉亞歡先后任職于創(chuàng)銳訊和裕太微，前者是一家網(wǎng)通芯片領(lǐng)域全球知名廠商，后者則是從0到1起步的中國本土企業(yè)，對(duì)其間的差異，他也有著深刻的觀察與思考。

在劉亞歡看來，海外芯片企業(yè)經(jīng)歷多年發(fā)展，產(chǎn)品規(guī)劃與組織流程高度成熟，研發(fā)分工會(huì)非常細(xì)致，鏈條中的研發(fā)人員往往是螺絲釘?shù)慕巧@樣盡管能夠帶來項(xiàng)目管理的較高可控性，但代價(jià)就是開發(fā)周期拉長，反應(yīng)效率下降，而來到裕太微后，技術(shù)人員則需要成為多面手，從算法開發(fā)到Matlab仿真、RTL設(shè)計(jì)乃至FPGA實(shí)現(xiàn)均能獨(dú)立完成，他感言，這樣的模式對(duì)人的要求是比較高的，既要懂算法、硬件實(shí)現(xiàn)，又要掌握通信相關(guān)知識(shí)，測試中的問題能夠分析定位，帶來的結(jié)果就是研發(fā)周期和資源投入的大幅節(jié)約，同樣技術(shù)水平的產(chǎn)品，研發(fā)成本、運(yùn)營成本顯著低于海外廠商。

在團(tuán)隊(duì)管理中，劉亞歡業(yè)已將這樣的洞察變成了自覺的踐行，他對(duì)新招收的算法工程師，也同樣按照獨(dú)當(dāng)一面的要求進(jìn)行訓(xùn)練，在開發(fā)工具上，裕太微也創(chuàng)新性地搭建了RTL級(jí)的數(shù)通仿真平臺(tái)，進(jìn)一步提升了開發(fā)效率。

對(duì)效率的極端重視，折射出的正是中國IC設(shè)計(jì)企業(yè)的市場意識(shí)，對(duì)許多初創(chuàng)團(tuán)隊(duì)而言，只有足夠貼近市場、以快打慢，才能夠找到令企業(yè)得以生存發(fā)展的利基。

值得一提的是，根據(jù)公開信息，裕太微高速數(shù)字均衡器和回聲抵消器技術(shù)采用精簡算法在28nm工藝可用僅不到2平方毫米的面積，實(shí)現(xiàn)5G以太網(wǎng)在100米線纜的無差錯(cuò)傳輸（符號(hào)率400M），回聲抵消器階數(shù)多達(dá)600級(jí)，在均衡效果與電路復(fù)雜度之間取得了相當(dāng)理想的優(yōu)化效果。

談到這一創(chuàng)新，劉亞歡表示， 數(shù)字均衡器的電路設(shè)計(jì)與傳輸介質(zhì)線長有密切關(guān)系，設(shè)計(jì)中的權(quán)衡取舍絕不僅僅是一個(gè)數(shù)值計(jì)算問題，更需要對(duì)應(yīng)用場景有深刻洞察。 例如裕太微PHY芯片在拼接屏這一細(xì)分市場有極佳口碑，原因就在于相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中對(duì)該場景的透徹分析，并針對(duì)用戶實(shí)際搭建中轉(zhuǎn)接頭使用的特性，定制優(yōu)化了數(shù)字均衡器算法。劉亞歡感言：“像國外的大廠，他們正常是不會(huì)做這種事情的，我們國內(nèi)的廠商，因?yàn)楦蛻舯容^貼近，深度綁定，他們?cè)谑褂眠^程中有什么訴求提供給我們，我們也愿意去配合做這種深度的研發(fā)，通過這種打法在細(xì)分市場去獲得優(yōu)勢“。

訪談的尾聲，劉亞歡與集微網(wǎng)探討起了工程師社區(qū)文化，暢想在張江等集成電路產(chǎn)業(yè)集聚地區(qū)，未來是否會(huì)出現(xiàn)如同硅谷Foo Camp等極客社群般的非正式交流網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)跨領(lǐng)域的知識(shí)與信息流動(dòng)，他的熱忱給集微網(wǎng)留下了鮮明印象。

一位技術(shù)領(lǐng)軍人才的側(cè)寫中，除了技術(shù)積累之精深，恐怕同樣需要包含開闊的視野、強(qiáng)烈的自驅(qū)力和敏銳的嗅覺，在與劉亞歡博士的交流中，集微網(wǎng)真切感受到了新一代中國IC工程師的激情與斗志，風(fēng)華正茂的他們，也必將在中國IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展史上，書寫屬于自己的華章。