《华为研发》阅读 - 19 (芯片设计，从零突破)

从小处做起，从零突破
        华为早期的芯片设计工程师，很多人没有做过芯片设计，更没有芯片投产的实战经验。
而华为也没有条件从国外引入高薪的工程师，只能靠年轻的芯片设计工程师从理论学习开
始，再结合实践—步步地摸索。
        1996 年南京大学研究生毕业的孙洪军来到华为基础研究部，刚开始对芯片设计简直是
—窍不通。他从对已有芯片的电路解剖分析入手，一边对着芯片，—边对着原理图，—点一
点地分析琢磨。各种与芯片设计相关的国外原版书籍如P.R.Gray 的《Analysis and Design
of Analog Integrated Circuits》，各种非专业的AWB(Analog Workbench)仿真软件，他都
进行了悉心学习。他还利用各种机会四处请教，如从华为用户电路部门的硬件工程师那里了
解C&C08 交换机用户板电路系统的设计原理，学习准备做的芯片的外围周边的各种特性，然
后再从微观的角度去理解他所要研究的厚膜电路的工作原理。三个月的时间里，他“泡”在
用户电路部门左问右问，泡在资料堆里把所有的相关资料都看了个遍，又通过配合用户电路
系统部门做一些厚膜电路的改进设汁以及仿真工作入手，学到了很多实用的知识。很快，他
就能把要做的芯片设计的电路通过仿真软件做通，把电路的各种工作情况都仿真了一遍。
        孙洪军正式参与投片的第一款芯片是一个语音编解码芯片。他在华为大量地检索各种中
英文资料，学习《数字信号处理》等教材，消化了相关基础知识。学习竞争对手西门子在
IEEE(世界电子期刊杂志)上发表的论文，是他对芯片的工作原理有了初步的认识；芯片领域
的领头厂商美国芯片公司AMD 的相关技术资料对芯片工作原理进行了深入的阐述，看过之后
使他对芯片原理有了更进一步的了解，在大量的学习中他体会到， 如果不去深入理解市场领
先者的东西，想完全靠自己正向去做，一定会走很多的弯路。而对市场领先者的技术进行深
入的分析，学习，并不满足于只是接受，也是华为有机会能够超越它们的重要原因。在不断
学习和消化业界最新资料的基础上，孙洪军和他的同事们对着原理图，—点点地去找加法器、
移位运算、ALU 的结构以及ROM 点阵的释义等等。短短3 个月的时间，具有国际领先地位的
算法部分就被他和同事们突破了。
        对芯片的系统设计工作完成后，他们找到了专业的制图公司绘制了芯片的电路图，然后
外发到国外的芯片加工工厂进行投片。芯片完成之后，他们除了在实验室进行了全面测试，
还把芯片拿到公司的内部用户一一华为的系统部门反复进行各种情况下的测试，测试时间长
达—年。当时他们为了一个呼损率的指标，在高温高湿度环境下反复测试。这种呼叫不成功
的情况，也许在一两天的几十万次的大量模拟电话呼叫中才出现—次，但是他们没有轻易放
过问题。经过长时间不断地在实验室里反复捕捉失败案例，然后再仔细分析，最后他们终于
查明问题的原因，原来是串行CLK 线没有加施密特结构，PCB 板走线过长有信号完整性问题，
最终导致时钟沿的回勾被误读取所引起的。虽然这个误触发的概率极低，不会影响采用该芯
片的系统设备的功能的实现，但是却会对系统的性能指标带来影响。
        经过长达一年时间的反反复复的“折磨”，折磨芯片，也折磨孙洪军和他的同事们，他
们养成了做芯片精益求精的严谨态度并深刻理解到，知道， 了解一项技术是—回事，而把这
项技术产业化，把技术做精又是另外一回事，—般芯片的问题都是在不重要的小地方出现的，
说芯片不工作，可能比较罕见，而—次就完全做好，也比较罕见。华为基础研究部的年轻工
程师们并不满足于只掌握技术，把芯片技术产业化，把芯片做精才是他们的终极目标。为此，
他们提出了“不要做有缺点的战士”的内部口号，要“ 做完美的苍蝇”—— 再便宜、技术再
简单一些，只要是完美的、市场能接受的、能赚钱的，都要一丝不苟地把它做好。从小处做
起，从零突破，后续才会有无限发展的可能。
        孙洪军和他的同事们就是这样，在华为基础研究部从几乎完全不懂，通过自己学习，到
有了一定的实战经验，熟悉研发流程和系统应用，从反向设计到可以自豪地正向设计芯片，
一次次地去挑战通信巨头。通过团队的合作，1997 年基础研究部的一款数字32 路64ms 回
波消除芯片正式投产，该芯片的面积只有通信巨头朗讯公司的一半大小，而业务功能和其他
性能指标却和朗讯的一样。这款性能优异的芯片，也使华为用户电路板集成度大为提高，节
省了大量成本，性能指标优于其他竞争对手。
        孙洪军参与了五款芯片的深入研发工作，有高压bipolar 工艺的，也有BCD 工艺的，也
有mixed mode 低压CMOS 的，还有纯粹的数字电路正向算法实现方面的。期间并不是一帆风
顺，也不是个个都成功。有的项目失败了，做出了“砖块”(工程师口中的失败产品)，但是
这个“砖块”让大家学习了更多的道理：不能随便去选择合作伙伴，需要对工艺进行更多的
学习和了解，需要再仔细研究芯片的设计原理等等。有的项目虽然成功了，却没有能够量产，
大家都觉得很遗憾。但是在众多的遗憾和失败中，也产生了非常成功、规模上量的芯片，为
华为公司创造了不少价值，也使工程师们感觉到自身价值的实现。
        一次芯片的投片，需要几十万上百万的资金投入，而一个细微的错误就会让这次芯片的
投片失败，但华为公司并没有因怕失败而不敢放手让年轻的工程师们去担当重任。华为公司
的勇于放手，也使年轻的工程师能得以迅速成长，从而令基础研究部在很短时间内就使芯片
设计有了较大的提高。一次，世界级著名芯片生产商ST 公司与华为公司进行合作设计，ST
公司的资深工程师做芯片设计已有二十多年的经验，当他们看到华为公司年轻的工程师们很
快就把电路设计做完时，非常惊讶，认为华为的芯片设计水平已达到了和ST 相差不远的水
平。所有这些成绩都是华为公司勇于放手，以及工程师们刻苦勤奋的结果。华为中研部通过
“将大化小”，“将难化易”等方式，通过矩阵管理带来的项目管理新架构。依靠总体办、总
体组等提供层层技术支撑的部门，以及大量富有经验的总体设计、规划人才，突破了对复杂
技术项目的管理，使新手也能做项目。通过跨部门矩阵的有效管理，华为的新产品研发得以
较快地实现突破。在华为，一个新员工只要勇于学习和借鉴各种经验，加上华为勇于放心让
新员工去闯的优秀文化，新员工就能够快速成长，哪怕是做芯片设计这种有难度的工作。
        矩阵管理令华为研发部管理更进一步，降低了新技术突破中的组织难度。继华为公司
1995 年后开始的矩阵管理，1998 年中兴也决定在研发系统实行矩阵式管理。