我的芯片之路: 总结

从2007年起，我将职业方向从商业转向研究和学术，在此期间，我研究了热力学、流体力学、太阳能科学、数学、图论、密码学，最后研究了集成电路与芯片技术，并在上述为研究中撰写了数百本书或学习笔记。

到2013年，我终于进入了芯片技术领域，因为经过几年的探索，我需要找到一个对我和世界都具有重大意义的研究方向。在世界上所有的技术中，集成电路技术在人类发展中发挥着最重要的作用，无论是现在还是在可预见的未来。没有它，我们将回到机械时代。因此，谁掌握了这项技术，谁就能主宰世界。所以我决定转向这个领域。

IC 相关数学

我的研究从 IC 相关数学开始，因为我没有进行 IC 研究所需的先决条件和能力，例如昂贵的实验室或优秀的团队。因此，我必须满足于一些与 IC 技术相关的数学研究。

IC 设计的图论

然后，我花了相当多的时间研究 IC 设计的图论。因为，几乎所有的数学分支在 IC 技术中都有用，但我最感兴趣的是设计阶段，特别是物理设计阶段，而图论一直发挥着重要作用，尤其是 IC 布局的图论，

我的第一个主题是通道布线的图论，这是物理设计的最后阶段，因此也是整个芯片设计过程的最后阶段，当然除了验证和确认阶段。我探索了大量的布线算法，特别是基于 FPGA 的逻辑。

2014年，我向美国国家科学基金会提交了一项名为Graph Theoretical Applications for VLSI Design的研究计划，但未获批准。

同年，我写了一篇论文，名为《用于FPGA的Hypergraph建模-初步研究》，但未发表。

其它的学习和写作范围是

1）关于TSP及其变体VRP-车辆路径问题和
2）图形嵌入-从我对图形表示的深入研究即计算机中的图形数据结构开始。

但是，至少暂时而言，运筹学也将是我的议程。

我的研究目标是三方面的：

1）全面调查其中存在哪些图形数据结构
2）找出那里有哪些软件，程序和代码来处理图形表示的计算，最后
3）改进现有算法和代码以加快计算机中图形数据的处理

但两三年后，我决定不再继续研究 IC 技术的图论，因为我认为专注于传统的硅基 IC 技术是浪费时间，因为它已经接近了缩放极限，也就是说，在 CMOS 尺度达到纳米后，没有办法提高计算能力。换句话说，基于当前的硅芯片生产更强大的处理器非常困难，甚至不可能。因此，人们必须寻找新材料、新物理、新化学甚至生物基础和新技术。

后摩尔时代的 IC 技术

然后，我花了几年时间尝试了几十种新的后摩尔时代的 IC 技术，其中包括量子电路（量子比特、量子门、量子电路，直至量子计算机）、基于石墨烯的电路、超导芯片、共振隧穿电路、单电子隧穿、基于自旋电子/自旋电子/原子的芯片、DNA 计算、生物计算、神经计算、3D IC 等等。

量子计算的图论

特别是，我对量子计算的图论进行了深入的研究，当时我对加拿大量子计算机先驱D-Wave开发的所谓Chimera图在量子计算机中的应用特别感兴趣。与Chimera图相关的是我对图嵌入和图论相关分支的深入研究。

经过几年的艰苦研究，我再次发现，包括量子集成电路技术在内的技术在未来几十年内都很难取得突破，而且这些技术都无法取代目前的集成电路技术，至少在不久的将来或我有生之年是这样。业界所谓的量子计算机大多是炒作，并没有实用的量子计算机。至于量子通信，量子计算（量子计算和量子计算机不一样）是完全不同的东西。

量子物理学和量子比特

然而，无论新一代 IC 技术如何出现，它们一定与量子物理学有关，因为在微观层面，量子现象始终在系统的运行中发挥着至关重要的作用。因此，一段时间以来，我决定专注于量子理论和量子芯片作为未来 IC 研究的主导方向。我计划用几年时间撰写一篇关于量子芯片的深入评论，从量子比特开始。

我起草了一本名为《超导量子计算机》的丛书。 由于研究领域的复杂性和广泛性，我决心在接下来的岁月中首先关注“超导量子位的类型”。

我想写一些与基于量子电路的计算机有关的东西，但目前，我决心首先关注超导量子计算机（SQ），因为它似乎是量子计算机的主要发展领域。 在阅读了数百篇论文和书籍之后，我决定用SQ编写一本全面的书，其中包括以下部分或章节：

量子理论
超导量子位的类型
Qubit设计
超导量子位的结构与构建
材料
特性与参数
运行与操作，包括如下内容:

• 量子相干

• 量子退相干

• 量子干涉

• 量子叠加

• 量子纠缠

• 量子隐形传态

• 量子误差校正

• 容错能力

基于超导量子位的量子门
基于超导量子位的量子电路
基于超导量子位的量子计算机/量子处理器
制造
校准与表征
测量，控制和读数
测试，实验和基准测试
软件
算法与应用
以及其他信息和来源

我欲了解与SQ相关的所有内容，并试图将本主题中的所有相关信息收集在一起，并尝试对我可以收集的信息进行系统化和理论化。必须解决几个关键问题，例如：量子计算机真的可以实现吗？构建现实的量子计算机有多么复杂和困难？这可以实现多长时间？要构建与目前市场上兼容的量子计算机，需要多少个量子位？哪种技术最可行？等等

我不会进行测试或实验，我将依靠他人提供相关的证据和证明。我的长处和独特性不在实验科学中，而是在理论思考，逻辑推论和系统方法上，后者成为我学术才能的最优资产。我认为我拥有一些无与伦比的才能，可以在浩如烟海的信息大海中找到有用的事物。

IC 设计概述

遗憾的是，我找不到可以发挥我努力的地方，而且在可预见的时间内我看不到任何突破 - 自 2010 年英特尔首次生产 1.6GHz CPU 以来，IC 技术一直处于停滞状态，从那时起，我们看到 CPU 速度并没有太大的进步 - 并且在未来 20 年内不会有商业的替代 IC 技术可以取代当前的基于硅和电子的 IC 技术，因此我在 2017 年底左右转向设计作为我的主要专业领域，因为我也不想完全放弃我在硅 IC 技术方面的专业知识。

因此，我熟悉整个设计流程和方法，特别是后端布局设计
- 分区、布局规划、布局和布线。我熟悉主要的布局布线算法，熟悉主流的CAD/EDA工具，如Cadence、Mentor、Synopsys、SPICE等。精通Verilog/VHDL，熟悉主要的DRC/LVS/LPE工具。

我尤其擅长FPGA、DSP、ASIC、SOC和RF设计，擅长模拟和数字混合电路的设计。

自2017年8月以来，我一直在从事几个设计项目，第一个是硬件监控芯片——温度等。因此，我按照原计划恢复了我的IC设计活动，我希望在不到10个月的时间内完成我的PC硬件IC设计。但我不会着急，因为这只是我的爱好，没有固定的时间表，只是对这个设计可能在什么时候完成有一些模糊的想法。但我并没有在硬件监控IC设计上坚持太久。

调制和解调的 IC 和 IP 核设计

2018-2022 年期间，我专注于通信调制和解调的 IC 和 IP 核设计，特别是卫星宽带。我认为卫星互联网最终将取代当前的有线和光纤互联网，至少从长远来看，这将是一个即将到来的场景，就像多年前无线电广播取代有线广播一样。

对于这个设计项目，我必须学习很多东西，包括卫星通信、无线电（无线）通信和射频调制和解调。我目前的一个设计项目名为“卫星宽带互联网（Satnet）的芯片设计。第一部分：调制器和解调器（调制解调器）IP 核”。

IC 和 IP 核设计

我设计过几颗不错的 IC（仅限于 3 个无线通信协议 - DVB调制解调器、RFID 和 WIFI）。

我也写过大量 IC 和 CP 核设计的专著，但写书不太可能带来可观的收入。最多能赚点名气。我对名气不感兴趣，否则我也不会与世隔绝。我只想有好的知识，赚点钱过日子。

从2021年起决定一个新的写作计划，非常庞大，要持续我全部的余生。这就是有关芯片设计的写作。其实是对我过去9年设计活动的总结，而且许多内容已经准备齐全。书名叫“Semiconductor IP Core – Not Just Design”， 用英文写。内容非常多，超过20个部分，每一部分都可以写成厚厚的专著。已经写了一些，其中“Hardware Verification in Python”已经发布。这个Python只是其中有关设计验证中的十几种验证语言的一种而已，由此可知此书内容之复杂。另外“IP Core Mathematics”这部分我十分感兴趣，光这部分就可以研究一辈子，是有关芯片设计中的数学问题的，我准备将芯片设计的主要数学问题（全部不可能）系统地列出来，并对其中某些关键问题进行探讨。以前其实我就学过芯片设计中的数学问题，主要是图论和组合优化问题。但是芯片设计的数学问题远远不止于此。目前将集中研究人工智能，机器学习等数学理论和算法在量子计算机开发中的应用。

我计划每一到二个月出一本，英文版。是否以及如何发表出版还未决定，不过我想去参加几个学术会议倒是可能的，国内国外都可以，在会议上可以介绍书中部分内容。

注: 上面有关芯片研究与著述的计划有所改变。目前的重点是芯片设计的验证以及人工智能在芯片验证中的应用。

Web Portals网络平台

我也开发过一个行业网站，但是完全没人在意这个专门做IC设计的网站。在国内外相关平台注册，偶尔发几篇文章，可惜没有带来什么经济效益（有的文章几个月访问量就破万，这篇专业文章的访问量，可以和抖音上千万的流量相提并论）。

基于AI（人工智能）的硬件（IC）验证

2024年起，我决定从现代IC/IP Core设计转向IC验证，特别是基于AI（人工智能）的RTL（寄存器传输级）模拟验证。

我想继续从事半导体IC（集成电路）设计的研究和业务，重点是基于AI/ML（机器学习）的验证。它们将是我未来研究和设计的方向，至少十年左右。我将尝试就这些主题写些东西，并开发一些用于 RTL 验证的 AI 工具。目前，我正在对人工神经网络在硬件验证中的应用进行详尽的调查。

仅是爱好

以上所有学习、研究和设计都只是我的爱好，我无意将我的研究和设计商业化，也没有这些活动的时间表，也没有上市时间的压力。唯一的目的是让我、我的知识和我的专业知识跟上我们这个时代最重要的技术之一的发展。

另一方面，我都是在业余时间做上述所有研究，因为我必须自己谋生，因此我只能为这些研究和学习分配非常有限的时间。

IC业务

自2013年以来，我也一直涉足IC业务。

例如，2017-2020年期间，卫星互联网调制解调器业务有一些成功的迹象。该网站有一些访问量，并进行了几次大型商业谈判，但都没有成功。后来该网站被关闭了。

2021/2022年，另一个机会来了，一所瑞士大学要求我为图像检测芯片的验证工作提供报价。不幸的是，竞标没有成功。

绝望

在我从事 IC 的 11 年期间，我曾多次感到绝望，以至于我多次决定告别我的 IC 计划。例如：

2016年10月12日, 也就是母亲去世第216天，我决定完完全全彻彻底底放弃芯片技术。

2023六月, 有关芯片技术的决定：取消写作，研究以及营销。设计只有在有订单的情况下才保留。换句话说，除非有订单，否则芯片技术就彻底放弃。

但很快我就必须改变我的决定，例如：

2021年9月， 决定恢复芯片学习和业务。但网站除了现有的以外，另建一个以商务为主的网站，争取成为有较高价值的网站。

这些都是我决定放弃或稍后恢复 IC 职业的一些例子。这 11 年期间还发生了更多此类案例，但没有必要在这里全部记录下来。