现做结构设计工程师如何更进一步,结构设计工程师的出路

近年来，随着超大规模集成电路工艺的发展，芯片工作电压降低，功耗逐渐增高，传输信号不断提升，由此带来的单板设计、电路布局布线、叠层密度也越来越大，PCB电路设计也呈现高速、高频传输的特性，将是未来高速链路发展的主导方向。

但是，最近编者在网上查阅相关资讯文章，无意中发现大部分学习PCB设计的学员，工程师群体，目前似乎都存在的职场人生存困境：在工作中感受不到成长，内容无聊且乏味，然后又不知道自己擅长做什么，面对职场未来的竞争力是什么等等。

在当今物联网、大数据与AI时代下，各种新旧技术不断兴起与迭代，同时要求电子职场人务必始终保持着严谨刻苦、自律性学习的工作态度。但无论是工作十多年的技术骨干，还是初入职场的菜鸟新人，在PCB设计这条职场发展和成长上，还是会无时不刻充满焦虑和迷茫。

以下引述部分电子网友的评论：

网友A：在公司做了6年的layout工作，感觉自己能力比较普通，跟同事差不多好像没什么竞争优势，一直都是画的低速板，没机会接触高速板设计，好在小公司接触面比较广泛，涉及产品比较多，目前处于迷茫阶段中，全面算是在实践中慢慢累积经验吧！

网友B：做好好多年layout，自己的日常工作，就是客户给到的产品原理图，开始做元件封装库、导网表、元件布局布线，然后就是pcb铺铜查错，输出生产资料。工资还是底层没有提升，有打算转型做硬件。

网友C：从实习到工作做过高速板，也接触过板级电源设计，在大公司的好处是工作比较规范，但是仅局限于画板出图，没有一套完整、系统可复制的实际项目设计经验、流程化思维。

....

综合以上的疑问，得出的结论就是：作为一名职场打拼多年的PCB工程师，需不需要调换技术岗位，或者说下一步进阶学习，我需要掌握哪些核心技能？

在无数的职场命题中，或许PCB工程师有两种可能的发展方向：

1. 在layout领域继续精进，不断努力学习新技能，如：高速电路设计、信号与电源仿真（SI/PI）、电磁兼容设计（EMC/EMI）另外再学会硬件设计、电路调试等，深入专研某一门技术，让自己成为一名业内资深（硬件/仿真）工程师，技术大咖；

2. 系统地学习PCB设计完整项目流程，熟悉产品线的设计工作细节，包括掌握系统定义、原理仿真、约束定义、Layout布线，到后续生产制造的DFM分析、以及物流和知识管理，成本控制思维，各种高速仿真平台的设计与实现等等，成为公司里不可或缺的技术骨干，带领团队独立完成公司内部项目、产品开发或对外包任务的分配、决策。

为什么要学习高速信号仿真？

上面讲述到layout工程师，目前现存的普遍职业问题：薪资低、工作简单，且技术含量少。作为职场能力提升学习，学习高速信号仿真无可比拟的技术优势。为什么呢？

1.中国智造2025计划，以及工业4.0的推进，世界已经进入智能化时代，各种传统行业进行智能化升级，包括从许多看起来高大尚的行业，如：工业、汽车、军工电子，小至大众消费者的智能终端设备，如：人工智能、智慧家居、智能穿戴。电子化的发展必然驱动着半导体芯片、电子元器件与PCB电路板技术更新迭代，作为绝大部分电子产品的基础载体，高速PCB电路板必然是未来的发展大趋势。

2.从职场就业需求、市场人才竞争力方向来讲。目前，大多数PCB企业研发要求，有着逐年上升的趋势。譬如在许多年前，应聘layout工程师职位，新人要求仅需会精通使用AD、PADS等PCB绘制软件，会简单原理图设计、元件库封装制作，现在不仅要求全部掌握PCB软件及工具使用，招聘要求上还需具备一定的layout实战项目经验。近几年来，对layout工程师要求更是需要掌握高速电路设计、信号电源完整性设计、EMI电磁设计等要求。所以，掌握高速仿真设计，无疑能给您的就业升迁带来一份足量的砝码！

来看看近期的各大行业招聘网，对应layout工程师的就职要求、薪资待遇：

图1

图2

图1和图2是layout工程师与仿真工程师对比。可以看出，仿真工程师无论在技术水平、薪资待遇方面，相比普通layout工程师更具个人优势，职场能力提升、企业要求也更加严格，如果掌握这一门核心技术，无疑给您的个人简历、工作履历，增添令人眼前一亮的光环效应！

图3：市场对layout工程师的职能要求逐年上升

图4：高速电路、多层板叠层、信号仿真EMC设计为从业必备技能

图5-6：业内某知名招聘网站统计 仿真工程师整体人均收入达1.5~2W起薪，其中以系统CAE、热仿真、算法仿真工程师同类高端岗位起点更高

3.从电子集成电路技术来讲，高速系统对印刷板（PCB）设计要求，也要求PCB从业者必须掌握高速信号仿真相关技术知识。随着电路集成度越来越高，PCB器件速率越快，信号高速、高频分量不断增加，信号延时、反射、传输线串扰，以及电磁干扰等外在因素，SDRAM、DDR在时序、等长及阻抗控制越快，诸多存在的问题在高速系统日益凸显。信号与电源完整性的工作，就是为板级系统提供稳定、可靠的工作环境，完整性设计的水平直接影响系统的整体性能。因此，对PCB项目特别是高速电路，信号仿真设计也就很有必要。

那么，我们应该如何系统学习高速信号仿真？

前段时间，小编在跟行业内某位高速仿真大咖交流，从他侃侃而谈的言语中，大致了解了pcb layout工程师，从入行到精深高速仿真电路设计，从初级、进阶学习到高阶技能实战，大致需要学习以下的框架内容：

在信号仿真的初级阶段，主要掌握数字、脉冲电路，高速信号电路，三维电磁场、信号完整性相关基础知识；在学习进阶部分，在理解电路信号完整性分析上，根据信号影响因素，从PCB板材、矢量网络分析s参数，电源完整性阻抗、噪声分析，仿真模型分析，对高速信号仿真流程、细节做进一步的分析验证；在PCB仿真高级阶段，更多的是以主流技术与应用SDRAM、DDRx、HDMI、10G+高速信号链，IC芯片封装设计综合实战，以高速PCB项目作为依托，在实战中不断提升高速信号仿真设计能力。

以上学习的仿真内容比较多，可能有部分学员看后仍会觉得不理解。高速信号仿真该怎么学？编者认为大致主要从以下几个方向入手：

1.高速电路、信号完整性理论基础

这部分主要学习高速信号的基础理论，并在此部分内容提醒大家，在高速设计中可能遇到的问题，以及解决问题所需要具备的理论基础。

2.电路仿真软件、工具类运用

此部分主要掌握常用高速仿真软件、验证工具的熟练运用。学习Cadence SigXplorer和SigWave基本功能、仿真参数设置，掌握工具的使用技巧，学会Sigrity平台使用工具，对信号分析、反射和传输线阻抗、耦合检查分析，会使用PowerSI为系统电源进行仿真分析、设置噪声源、共振分析等等，其他仿真软件工具学习类似。

3.电路信号仿真模型学习

在学习前期，需要掌握高速信号、脉冲与数字电路的基础知识，了解基本的PCB设计流程与生产设计。针对高速电路设计产生的诸多问题，如：信号延时、反射与阻抗，进一步提出的对高速PCB板材筛选要求，如何合理设置进行阻抗测试、控制与生产可行性设计，如何进行PCB叠层设计等。针对企业需求与半导体厂商，提供的各种仿真模型，如SPICE模型、IBIS模型、S参数，如何合理选择对应模型、如何建立模型，测量输入与输出参数，如何通过仿真结果与产品测量关联验证模型。

4.传输线理论、信号反射与端接、串扰仿真

这个阶段主要学习传输线的种类、特性参数、状态分析与阻抗匹配，根据信号完整性分析：反射、串扰、信号延迟、地弹等，给出信号仿真分析与具体的抑制方法。

5.高速信号仿真项目实战设计

此阶段重点学习仿真设计的具体流程、参数设置。产品前仿真（RTL仿真，也称为功能仿真）和后仿真（检查逻辑门电路，主要是验证电路时序、布局布线，电路综合后仿真），以更多具体的高速仿真项目、主流设计实战学习为主：HDMI、PCB板级、DDRx、高速串行电路仿真设计.... 通过项目实践，学习高速电路实例设计方法与流程化设计，掌握更加实用的综合电路分析设计思路。

为了帮助大家更好地掌握信号电源完整性设计分析，编者整理了一份超全面、详细的高速信号仿真设计分析学习资料大礼包！本期学习资料总共涵盖多达1400+份海量高速信号电源完整性仿真设计分析、高速电路、脉冲数字电路的基础理论，Cadence、Synopsys仿真软件工具设计使用与仿真验证学习视频教程，SPICE/IBIS等仿真模型库建立、拓扑结构与仿真系统设计分析，高速传输线、反射与端接的仿真，主流高速链路应用DDRx、HDMI设计，PCB板级设计，高速串行总线仿真综合设计等等。全部的仿真精品学习资料包大小超过100G+！

第一部分：信号完整性概述

本部分主要学习了解高速信号链路的基础知识，信号互联链路分类与应用，信号调制技术与具体方式，信号串并联传输通讯方式，信号电源完整性设计的入门基础，高速PCB完整性仿真理论，各种常用的完整性测试与验证技术，系统电源参考平面、电路时序分析、电地完整性具体问题及分析方法。

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第二部分：电路仿真工具软件

针对高速高频电路的仿真设计，我们主要提供包含三大国际EDA大厂及其他专业领域厂商提供高速信号电磁仿真软件、平台及工具包，比如：ANSYS旗下的HFSS高频仿真、Maxwell低频仿真、PExprt变压器互感器设计、SIwave信号完整性分析，Mentor公司HyperLynx仿真分析、Modelsim虚拟仿真工具，Synopsys的HSPICE、VCS、IIC系列仿真工具，Cadence全套新版针对IC芯片封装、测试及验证仿真的Sigrity系列，针对不同的器件仿真工具，如：PowerSI、PowerDC、OptimizePI、Speed2000等。目前，市面上有大量的仿真工具软件可供选择，国内主流使用的仿真软件，主要包含以下几类：Sigrity、Hyperlynx、ADS、siwave以及HFSS。

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第三部分：电子电路基础知识

本章节主要介绍高速电路信号的基本理论，高速PCB布线基本原则，高速电路完整设计全流程及注意事项，掌握了解基本的模数电路转化原理，脉冲数字电路及应用，高速数字ADC转换器，基础，性能评估，ADC布局布线技巧与思路等。

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第四部分：电路仿真模型

本章节主要学习高速链路仿真模型的理解与运用。高速仿真模型的分类、拓扑结构分析，如何使用原厂仿真模型（如：SPICE模型、IBIS模型）来提取参数变量，用于信号完整性仿真分析与高速PCB设计方案确定。学习仿真模型的关键参数，如何进行整理、检查纠错与验证，如何使用模型对关键网络（信号线）仿真，模型之间如何转化，如何加载到模型库，如何提取输出网络拓扑结构等等。

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第五部分：PCB基础与叠层设计

此部分主要是针对高速电路设计的一些基础补充，并提出具体设计问题：信号延时、反射与阻抗，对高频信号链提出更高要求，如何合理选择PCB板材，如何进行高速PCB叠层设计，如何计算信号线阻抗，如何进行阻抗匹配与信号端接等

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第六部分：电路前仿真（RTL仿真）

数字电路设计阶段，根据输入、综合与实现3个阶段，可划分为设计前仿真（RTL仿真），综合后门级功能仿真，时序仿真。RTL仿真主要做电路的功能性仿真分析，不仅适用于FPGA/CPLD设计，还同样适用于IC芯片设计。此部分主要是通过硬件描述语言，实现功能模块电路，在此模块中进行仿真设计，验证电路的功能是否能够满足现实设计要求。

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第七-八部分：传输线、反射、端接与串扰仿真

主要掌握信号完整性需要掌握的基础知识：传输线定义、分析，对信号损耗、反射、串扰的分析，如何提取网络信号，如何建立拓扑结构， 如何通过参数分析传输链路质量、信号完整性，如何通过模型选取、设置激励源信号，优化高速电路设计等

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