华为专家畅谈提升高速互连系统设计能力的捷径

     《走出华为》一书的作者汤盛平说：“华为，中国最尖端的民用高科技企业...高科技让你对它有神秘感...”。本文试图带您走近华为，揭开高科技那神秘面纱的一角，探究华为的4位年轻技术专家对提升高速互连系统设计能力的方法和策略。这4位专家分别是：在华为工作七年、担任互连设计部正、副部长的资深专家胡庆虎和姜向中，在华为工作五年、担任互连设计高级工程师的刘卫东，以及在华为工作四年、在电源完整性领域屡有突破的新锐张坤。

       高速互连设计的研究对象是芯片、封装、PCB和系统四个层面的互连，它借助于EDA工具和先进的测试测量设备等手段，利用信号完整性、电源完整性和电磁场理论，为从事产品系统设计的工程师提供高速互连优化设计的支持，目的是缩短产品设计的周期、降低系统设计的成本，提升高速PCB和产品设计一次性通过的比例。

问：目前在高速互连设计领域，工程师面临的最大挑战是什么？
胡：芯片、封装、板级和系统四个层面的互连问题是密切联系的，在这四个领域当中，还有一些技术的细节需要研究。最大的挑战是观念的挑战，是怎样从系统体系的高度去思考和解决互连问题，建立系统设计方法论是关键。目前的困难在于：要让一个工程师转换一种思想方法是比较困难的，它甚至超越了解决技术细节问题本身。

问：观念的挑战具体表现在哪里？
姜：现在的产品几乎都包括芯片、封装、板级和系统四个层面的互连。比如你只从板级设计中考虑解决互连问题，而没有在从整个系统设计中考虑这个问题，那么问题就不可能得到彻底解决，往往导致设计周期延长。在几年前“光纤泡沫”的年代，什么事情都用光纤，一些工程师用光接口实现无线产品中的系统互连，而现在我们通过仿真和测试验证，结合了板级的互连情况，建立的一套新方案，建议622M速率下得信号用铜互连就足够了，成本也节省多了。目前，我们把信号完整性的知识系统整理出来培训所有的硬件工程师，从概念、流程到如何申请信号完整性设计的业务，对工程师进行全面培训，并结合具体的产品系统的设计，推进观念的更新换代。

问：你们怎样将信号完整性设计融合到产品系统设计当中？
刘：以前，华为单板投3-4次是非常常见的。信号完整性研究部扎到产品线上去之后，主要参与了前端的分析和互连设计，产品工程师负责原理设计，这样，信号完整性的隐患如时序和串扰等问题，都能够提前发现并解决，从而为产品上市赢得了时间并大幅降低了成本，很多产品线因此都提出了“一板成功”的口号！现在信号完整性仿真已经嵌入到每一个产品线当中。目前，利用实践得到的系统设计规则，以及对许多类似问题的处理经验，就能够很好地解决产品设计过程遇到的信号完整性问题。

问：你们的设计经验是怎样建立起来的？
刘: 举例来说，我是99年进入华为公司的,刚开始在IBIS模型测试项目组工作，当时，主要想将产品设计中所用的IBIS模型测试出来，因为IBIS模型是信号完整性仿真的基础，而业界提供的IBIS模型还存在许多问题，想通过测试建立一个IBIS模型库，把所有的模型都验证一遍。
经过对一两颗芯片进行测试，发现这条路走不通，因为每个芯片都要做测试板，测试过程就非常漫长，对一些高端芯片根本没有办法测试，后来项目就放弃了。但是，通过这个项目，在几个月的时间里面，我成为了经验丰富的IBIS模型专家。部门配备的完善的信号完整性仿真工具，对我的迅速掌握信号完整性测试和仿真的系统知识帮助很大。

问：如何将一个入门级工程师培养为专家？
胡：在互连设计领域，我们建立了很好的资源平台，有高速设计实验室，提供高速电路仿真和测试的环境，新手要对整个领域有所了解，掌握该领域的基础技能，当然还要看他个人的努力是否能够在这领域成为专家？

问：个人应该怎样努力才能提升到为专家级工程师？
张：公司对产品的完成时间要求很紧，每天会不断地冒出新的问题和各种各样的应用环境，迫使你不断去研究新的设计和仿真方法，像EMI这样的问题，就需要建立系统的理论基础。我每天早上6：00要起来看电磁场和电磁兼容性的经典书籍，现在EMI问题很多，就一定要看这些书籍，尽管里面的内容不一定能用到，但是会给你许多启发和大方向的指导。
此外，我经常上国外的论坛。国外的工程师有一个特点，只要你不涉及具体产品中的元件，仅就基础内容提出问题，他们都会毫无保留的回答，这是国外的工程师与国内的工程师的最大的区别。国外的工程师在网上工作的时间是非常长的，通过论坛，尽管不是所有问题都能够解决，但是他能够给你一个解决问题的方向。
开始进入论坛时基本上处于学习状态，经过一段时间的研究工作，现在可以跟他们做一些交流了。

问：要提升工程师在高速互连系统设计上的能力，你们有什么建议？
张：想要培养人才，就要有这么一个环境，让工程师很高兴去研究技术，同时，物质生活上要达到中等水平，此外，还要一个很好的团队。
从看得见的标准来说，至少要在每年的技术峰会上要露脸，必须是技术峰会的成员，这才能与国际水平的工程师交流。在技术交流上，只要不涉及专利和产品，国外的工程师都会给你讲，但是，国内的工程师还有遮遮拦拦的味道。自己的水不多，给别人一倒就没有了。实际上，如果对方没有设计经验，即使你把技术全盘告诉他，他也不一定有这样的敏感。
胡：要成为具有国际水平的工程师，关起门来是不行的，一定要参与交流，这是必然的。

问：你们未来的研发方向是什么？
胡：我们在电源完整性问题上已经做了1-2年的研究，研究成果已经发表在Designcon2004上，现在正在拓展新技术在华为产品系统设计中的应用。在低电压、高速度的高速系统上，一定要应用电源完整性仿真设计。我们的新局面已经打开，新的任务也陆续下来了，全新的设计观念正在形成。
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胡胜虎，华为技术有限公司互连设计部部长
姜向中，华为技术有限公司互连设计部副部长
刘卫东，高速互连设计高级工程师
张坤，高速互连设计高级工程师