半导体专业留学海外之专业方向探讨

　　几年前，你在填高考志愿时怀着憧憬填写了电子/半导体物理/微电子专业;在顺利进入大学，并经历了数年的学习后，决定继续出国深造。小编作为当年的出国党之一，希望在这篇文章中把多年来在国内和国外积累的各种相关经验与你分享，并给你带来帮助。

　　1. 心理建设

　　首先，我们假设你出国还想继续在半导体专业深造下去。当然，如果你已经下定决心在国外要换个方向，那么也欢迎你把这篇文章转发给有需要的朋友们。

　　对于还打算继续出国深造半导体方向的同学们，在做最后决定之前一定要做好心理建设，深入把握半导体专业近期的形势和远期的趋势。在所有的专业方向中，目前在海外和国内收入最好的三个专业就是金融，计算机和半导体。我们先不谈金融专业，就来讲讲计算机和半导体专业。近几年，计算机借着移动互联网和人工智能的东风是着实火到不行，目前无论在国内也好，在国外也罢，收入都比半导体专业高不少。虽然目前计算机行业存在不少泡沫，但是毕竟计算机IT行业是服务业，而半导体行业是制造业，因此长期来看，计算机行业的平均收入还是会大概率高于半导体行业。

　　当然，半导体专业也有自己的优势。首先，半导体专业的专业技能较为稳定，例如你是做模拟电路设计的，那么不管你是做运放，Bandgap还是做功放，未来要换个电路做做还是挺容易的，不少公司甚至会可以让员工rotate，每三个月负责一个模块，这样在工作几年后就能把整套系统里所有模块都摸清了，即使公司要裁员也不怕找不到下一份工作。数字电路也是这样，前端RTL，后端布局布线，验证等等的流程在十几年间并未发生巨大变化。但是计算机专业所需要的专业技能往往是几年就要更新一次，例如目前塞班系统开发之类的技能已经几乎毫无用处，因此必须不停紧跟潮流。其次，目前中国大力扶植半导体产业，半导体人才缺口巨大;而且从全球半导体产业格局来看，整体产业往亚洲移动也是显著的趋势。出国深造后回国发光发热不失为一个很好的选择。

　　另外，收入只是工作的一部分。一个人在自己感兴趣的行业才会能完全发挥自己的才能从而获得更好的职业发展。因此，如果你的天赋就在于半导体专业，那么它对你来说也是一个很好的选择。

　　2. 半导体专业方向探讨

　　半导体专业方向最主要的两个方向就是半导体工艺器件方向，以及半导体电路设计。

　　先来谈谈半导体工艺方向。半导体工艺器件方向是整个半导体行业的基石，半导体工艺器件的进步支撑起了整个摩尔定律，又进一步支撑起了集成电路，电子行业乃至互联网产业的飞速发展。目前，半导体的摩尔定律遇到了瓶颈，半导体特征尺寸缩小已经接近物理学和经济学极限。物理学极限是指继续缩小则量子效应越来越显著，已经渐渐在接近人类所能控制的范围边缘。经济学极限则是指随着特征尺寸继续缩小，集成电路生产线的建设成本大幅度提高，更新一次工艺需要的资本量也越来越大，意味着风险也越来越高。要知道之前摩尔定律能够高速发展的主要原因是每次更新工艺后，在单位面积的芯片上可以放入更多晶体管，因此尽管一次性成本提高一些但是芯片大规模量产后平均成本实际是大幅降低的。然而，目前的半导体新工艺研发和生产线建设成本实在太高，5nm工艺的建厂成本更是预期要到160亿美元，因此芯片量产规模需要非常非常大才能抵消一次性成本的上升。

　　从另一个角度看这个问题，就是说半导体工艺的更新换代需要更多研发人员的参与，因此对于人才的需求也不少。目前EUV，Multi-Patterning，GaN等新技术/器件的研发无论在学术界还是在业界也都处于非常热门的阶段，因此半导体工艺器件方向是一个不错的发展方向。然而，我们也必须看到，半导体工艺器件方向的研发需要大量资本，一般只有大公司能做这件事，因此在这一领域初创公司很少，在就业时个人相对于大公司的议价能力也相对较弱，因此其收入往往较半导体电路设计领域要差一些。另外，半导体制造业的大量基础性工作目前都在亚洲(中国和台湾)完成，因此在海外读完半导体工艺方向的硕士后很可能需要回国继续发展。当然，最尖端的工艺研发绝大多数还是在美国，因此如果你读的是博士的话，那么在美国找到相关工作还是很有机会的。

　　接下来谈谈半导体电路设计方向，即集成电路方向。集成电路设计在十多年前曾是最火的方向之一，据说某公司曾经到斯坦福大学VLSI上课的教室里给每个学生发offer，签字费是一辆宝马Z3跑车。在经过PC时代、互联网时代和移动芯片时代的数度起起落落后，小编认为目前集成电路设计方向正处于另一个风口到来前的蓄力时期。如果人工智能真能大规模落地带来巨大经济效应，那么集成电路设计又会变得火热;反之如果人工智能被证明只是一场泡沫，那么集成电路设计无非就是保持现状，继续寻找下一个突破点。

　　集成电路设计一般来说分为数字电路设计和定制电路设计两大方向。数字电路设计指的是使用标准单元库的设计，电路设计流程中，前端使用RTL (Verilog/VHDL)描述电路逻辑，后端使用自动综合工具实现逻辑综合以及布局布线。中间还会需要做大量的验证工作来保证电路设计的正确性。通常前端，后端和验证会由不同的人来负责，工作内容也略有不同。数字电路设计也需要大量写代码，前端需要Verilog来写逻辑并且用Python/Perl/C++来实现一些小规模验证和小型工具编写以提高效率。后端需要写Tcl脚本，而验证则需要SystemC/System Verilog。在积累数年经验后还可以从事SoC岗位，需要负责芯片顶层的功能/接口定义，IP模块联接以及验证。

　　数字电路设计标准工作环境：打开Linux下文本编辑器，开始写code

　　定制电路设计则包括了所有不使用标准单元库的设计，例如模拟电路设计，混合信号电路设计，射频电路设计以及定制数字电路设计。定制电路与数字电路设计相比更接近于底层，抽象层次更低，在设计的时候往往不是与泾渭分明的“0”和“1”打交道，而是在诸多设计折衷中寻找最优解。定制电路设计也分前端和后端，前端往往是电路拓扑结构设计。定制电路前端工程师的设计规模往往较小，但是对于工程师素质的要求却很高，因为懂“模拟电路”意味着你需要深入理解从半导体器件物理，电磁学到信号与系统一系列的知识。据说高通射频部门大多数设计师都有博士学位。后端是电路版图设计，需要手工设计电路版图。另外，前端设计师也需要深入理解各种版图上的寄生效应，一个好的前端设计师临时去画画版图应该不会出任何问题，甚至在一些公司后端版图也是前端工程师画的。

　　定制电路前端设计师每天的工作：把今天的仿真跑上并看昨天跑完的仿真结果

　　集成电路设计岗位对于工程师的要求相对较高。因为本科的知识往往不能满足岗位的需求，因此绝大部分岗位需要硕士以上的学历。不过，如果你在美国拿到了硕士学位，那么，集成电路设计方向找工作无论在中国还是美国都相对容易，而且收入也不错。在美国，有诸多巨头公司，每年都需要新人;同时在硅谷也有许多雄心勃勃的中小型公司，目标一些当前的细分市场，指望在若干年后细分市场规模变大时一举上市。在中国也是类似的情况，海思、紫光等巨头今年发展非常好，对于海外人才也是求贤若渴;同时也有许多初创公司在招兵买马，摩拳擦掌，据说去年就是数百家新的半导体初创公司诞生。

　　在这样一个巨头和小公司都占有一席之地的就业市场，新人往往也有较多议价能力，因此半导体电路设计方向的就业市场要比半导体工艺器件更好一些。