电路
电路是 IC 设计的核心板块——几乎所有科研方向在某种程度上都依赖它。从数字逻辑到模拟集成电路,从信号处理到 ASIC/SoC 集成,这里覆盖了从课程理论到流片工程的完整训练链。
知识谱系
以复旦微电子培养方案为参考整理。器件与工艺是它的物理前置,EDA 工具是它的工程支撑。
graph TB
subgraph A["前置(详见 器件与工艺 板块)"]
A0[半导体物理] --> A1[半导体器件] --> A2[集成电路工艺]
end
Q[入门速成]
subgraph B1[数字设计]
direction TB
B1_1[数字逻辑基础] --> B1_2[HDL]
B1_1 --> B1_4[数字集成电路]
B1_2 --> B1_3[FPGA]
B1_2 --> B1_5[数字验证]
B1_4 --> B1_6[ASIC与数字后端]
B1_4 --> B1_7[低功耗设计]
end
subgraph B2[模拟与射频]
direction TB
B2_0[电路分析基础] --> B2_1[模拟电子线路] --> B2_2[模拟集成电路]
B2_2 --> B2_3[数模模数转换器]
B2_2 --> B2_4[射频电路]
B2_2 --> B2_5[版图设计]
B2_1 --> B2_6[功率电子]
end
subgraph B3[信号处理]
direction TB
B3_0[信号与系统] --> B3_1[数字信号处理]
end
subgraph C[系统与支撑]
C1[嵌入式SoC]
C2[EDA]
C3[测试与可靠性]
C4[电路实验]
end
APP1[控制与机器人]
APP2[生物电子]
A1 --> B1
A1 --> B2
Q -.-> B1
Q -.-> B2
B3_1 -.-> B2_3
B1 --> C
B2 --> C
B3 --> C
B3 --> APP1
B2 --> APP2
classDef device fill:#FDE8D8,stroke:#C0530A,stroke-width:1.5px
classDef digital fill:#FFFBEB,stroke:#B7791F,stroke-width:1.5px
classDef analog fill:#E6FFEC,stroke:#276749,stroke-width:1.5px
classDef signal fill:#EBF4FF,stroke:#2C5282,stroke-width:1.5px
classDef system fill:#F3E8FF,stroke:#553C9A,stroke-width:1.5px
classDef quick fill:#FFF7ED,stroke:#F97316,stroke-width:1.5px,stroke-dasharray:3 3
classDef pending fill:#F8FAFC,stroke:#64748B,stroke-width:1.5px,stroke-dasharray:3 3
class A device
class B1 digital
class B2 analog
class B3 signal
class C system
class Q quick
class B1_5,B2_5,B2_6,APP1,APP2 pending
可以看出这份谱系有两个特点:
- 以设计为主——设计方向是复旦微电的强项,略有侧重不足为奇
- 每个方向走马观花地过一遍——重在打基础,为日后科研方向充实工具箱
完整的“芯片生产流程图”(IC 设计 → Tape-out → Fab → 封测)请见学习地图导言。
板块介绍
数字设计
- 数字逻辑基础 — 逻辑门、组合/时序电路、有限状态机;CPU 与 FPGA 的最底层基础
- 硬件描述语言 — Verilog(事实标准)、Chisel(参数化更强)、HLS(用 C++ 描述算法);能像写代码一样“描述”硬件
- FPGA — 半定制可编程芯片;既是数字电路最常见的实战平台,也是研究方向
- 数字集成电路 — 在 CMOS 工艺层面实现数字逻辑,关心晶体管级延时/功耗/面积
- 数字验证 — testbench、断言、UVM;数字 IC 最大的就业岗位类别(待建)
- ASIC 与数字后端 — 综合、布局布线、时序收敛,从 RTL 走到 GDSII
模拟与射频
- 电路分析基础 — 欧姆/基尔霍夫定律,RLC 网络
- 模拟电子线路 — 用晶体管搭放大器/滤波器/振荡器
- 模拟集成电路 — 在硅片上实现高性能模拟模块(运放、比较器、PLL)
- ADC / DAC — 连接模拟世界与数字世界的桥梁,是混合信号 IC 的核心
- 射频电路 — 从板级高频电路到片上 LNA、PA、混频器、VCO;无线通信的核心
信号处理
- 信号与系统 — 傅里叶/拉普拉斯/Z 变换;通信和信号处理的数学基础
- 数字信号处理 (DSP) — 数字滤波、变换、识别;从手机降噪到通信编码
MATLAB 是信号处理算法的快速原型工具,相关课程见工程工具 / MATLAB 与科学计算。
EDA
- EDA 工具 — Vivado / Quartus(数字)、Cadence Virtuoso / HSPICE(模拟);综合、布局布线、时序分析、版图与仿真
- EDA 算法 — UIUC VLSI CAD 讲布局布线/逻辑综合背后的算法;开发 EDA 工具本身的研究详见科研方向 / EDA 与设计自动化
测试与可靠性
- 测试与可靠性 — 模拟/射频测试、器件可靠性;量产环节的知识与岗位所在(数字侧验证见数字验证槽位)
电路实验
- 电路实验 — 复旦培养方案的板级与 IC 实验课
系统集成
- 嵌入式 SoC — 把 CPU/内存/外设/加速器集成到一颗芯片上
速通路径
不打算深入电路设计但又想理解硬件原理的同学,建议看入门速成板块——EE16A&B 是把电路 + 信号系统压缩成一学期的高质量“通识”课;信号侧还可配合信号与系统目录下的 UCB EE120 和 MIT 6.007。
相关科研方向
| 电路子分支 | 主要服务的科研方向 |
|---|---|
| 数字逻辑 + HDL + 数字 IC | 处理器架构与编译系统、可重构计算与FPGA、EDA 与设计自动化 |
| 模拟电子 + 模拟 IC + 射频电路 | 模拟与混合信号 IC、射频与毫米波 IC、生物电子与脑机接口 |
| 信号与系统 + DSP + ADC/DAC | 模拟与混合信号 IC(数据转换器子方向)、生物电子与脑机接口 |
| FPGA + ASIC | 可重构计算与FPGA;所有数字 IC 设计方向的实战平台 |
| EDA 工具 | EDA 与设计自动化;做研究时“流片”环节都要用 |
| 嵌入式 SoC | 处理器架构与编译系统、硬件安全与可信计算 |
这一板块最贴近 IC 工程师的日常:写 RTL、跑仿真、看波形、查时序——这些技能是从课程到工业界最直接的过渡。建议至少把“数字逻辑 → 一门 HDL → 一个 EDA 工具”完整链条走完,无论最终选择哪个方向。
待建的槽位
以下子领域已规划进知识框架,但还没有经过验证的课程推荐。欢迎熟悉这些领域的同学通过参与建设补全: