天高海阔自奋飞—裕太微算法设计总监刘亚欢专访

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天高海阔自奋飞—裕太微算法设计总监刘亚欢专访

2023-08-20 18:52:00 来源：集微网

集微网消息，我国IC设计行业，近年来取得了堪称沧海桑田的巨大进步。

(资料图)

2018-2022年，IC设计业实现产值从2577亿元增长至5345亿元人民币，千亿美元里程碑已渐行渐近，在做大的同时，以科创板上市企业为代表，一批“中国芯”优秀厂商，也正在其各自专注的市场站稳脚跟，与国际强手同台竞争。

同样重要的是，伴随这一产业环节的跨越式发展，一大批在技术上能够独当一面的青年骨干人才也已脱颖而出，这样的人才资源，有望为中国IC产业发展带来以十年为单位的持久推动力。

这批”好手“、”强手“有怎样的成长经历，在技术领域取得了哪些成绩，对技术又有着怎样的洞察与视野？集微网相信，探究这些问题，将对理解中国IC设计产业的现状与未来大有裨益。

抱着这样的期待， 集微网日前走访了裕太微电子股份有限公司（简称裕太微，股票代码688515），对公司算法设计总监刘亚欢先生进行了专访 。这位曾荣获苏州高新区科技创新创业领军人才称号的技术专家，无疑是一代青年人才群像中的典型代表。

事非经过不知难

众所周知，今天人类社会绝大部分互联网接入节点，都使用着以太网（Ethernet）技术，随着数字经济的指数级增长，IEEE发布的以太网规范，也从上世纪九十年代十兆、百兆演进至目前的千兆、万兆乃至更高规格，而以太网技术的落地应用，则离不开芯片赋能。

在以太网芯片中，物理层（PHY）收发器芯片由于涉及数字、模拟、通信多领域技术，设计制造难度较高，长期以来被海外厂商所主导，成立于2017年的裕太微，则聚焦以太网PHY芯片，填补了该领域大量国内空白，快速成长为我国稀缺的高速有线网络通讯芯片领域领先厂商，2022年，该公司实现了以太网物理层（PHY）芯片量产产品最高传输速率由千兆提升至，5G和10G产品的测试芯片预研工作也已基本完成，自主研发IP数量新增达70个，这一系列耀眼的成绩背后，有着刘亚欢博士的重要贡献。

这位气质儒雅的”80后“，曾先后任职于中国科学院上海微小卫星工程中心、创锐讯通信（Atheros）、裕太微电子，迄今已拥有15年以上算法和芯片设计经验，擅长通信算法架构与电路实现，熟知有线通信和无线通信领域的调制解调、信道估计、均衡去噪、编码解码等各种算法。加入裕太微以来，刘亚欢带领团队负责物理层算法开发等工作，提出多种关键算法并申请了相关专利。

以太网PHY技术发展，顺理成章地成为这次访谈一大主题。

回顾标准演进历程，刘亚欢表示，从十、百、千兆到万兆，数据传输符号率/波特率不断提升，除了编解码的实现之外，更高传输速率也带来信道损耗“水涨船高”，衰减、回声及串扰日益严峻，必须进行响应的均衡，相关功能模块在PCS/PMA子层设计中必不可少，也对数字均衡算法提出了更高的要求。

刘亚欢以目前市场主流的千兆PHY产品为例，进一步介绍了其算法设计上的细节，由于千兆以太网传输介质升级为4对全双工5类铜绞线，裕太微产品设计中，在接收架构上有一个比较大的变化，从SISO演进为MIMO，通过综合多路信号实现更好的信噪比，而在数字均衡器设计上，刘亚欢一改常见的ADC时域采样做法，而是通过频域反变换到时域的思路，实现了同样滤波效果下更小的面积、功耗开销。

结合产品预研亲身经历，刘亚欢还谈到，千兆等规范下常用的DFE判决反馈均衡，在适配5G、10G速率时就需要进行TX/RX架构的重大调整，800Mbaud符号率下，调制方式也更为复杂，从PAM5变为PAM16，16级电平可想而知将对信号完整性提出何等苛刻的要求。

”事非经过不知难“，长期处于工程实践前沿的刘亚欢博士，在交流中还向集微网深刻剖析了PHY芯片这一复杂系统中模拟设计与制造工艺的重要性。

他感言，早在2002年IEEE就定义了10GBASE-SR，10GBASE-ER等万兆以太网规范，使以太网技术得以迈入广域网领域，然而从标准提出到产品规模商用，期间已经历了漫长岁月，模拟电路的性能是其中的关键变量，往往也无法通过数值仿真把握，包括工艺角在内的PVT(process，voltage，temperature) 条件要控制在量产的标准，就要求模拟设计能够应对相当大的动态范围变化，早期ADC/DAC受限于工艺，样品的功耗、成本等远不足以支撑其走向市场。

与产业共成长

值得注意的是，在商规以太网依靠光纤传输向100G、400G乃至800G演进的同时，传统铜介质以太网产品同样正拥抱着巨大的车载蓝海市场，方兴未艾的车载以太网渗透普及浪潮，为本土企业加速拉近与海外巨头差距，提供了空前有利的机遇。

刘亚欢表示，与千兆乃至万兆以太网采用四对双绞线不同，车载以太网由于线束重量、成本等因素，仅使用一对铜双绞线作为介质，因此车载千兆以太网的单对线上传输符号率（SR）就达到750M，接近于商规万兆以太网规格。与此同时，车载产品还需要满足车辆行驶中可靠性、功能安全等一系列严苛而细致的要求，如车规PHY芯片需具备诊断自检功能，传感器、执行器信号传输故障可第一时间发现并报告，而车辆的高动态特性，也对车载以太网的低延时性能提出了很高要求，形成了TSN（时间敏感网络）等标准规范，要求实现确定性的最小时延，在算法设计上，就需要针对性地增加功能安全指标、优化信道验证算法。

结合实际工作经验，刘亚欢还谈到了车规网络产品认证中一个较少为外界关注的侧面，即针对算法的兼容操作认证，这也是其与商规、工规以太网产品一大不同之处，车规以太网芯片想要真正打入国际供应链，往往需要通过德国权威机构C&S的IOPT测试，以证明其具备与上下游设备互联互通的能力，可以直接无障碍进入汽车公司已经上市和研发中的各个车型平台而无需再针对特定的每个车型进行繁琐的兼容性测试，回忆其间的经历，刘亚欢也对认证测试的严谨与细致印象深刻，车规产品开发周期也因此远长于商规产品。

完整跑通车规芯片开发完整流程，不畏难、不取巧的做法，磨砺了包括研发团队、质量团队在内的体系化能力，也为裕太微带来了实实在在的回报。

目前，该公司已获得ISO 26262:2018汽车电子功能安全认证，并拿下最高等级ASIL D等级，标志着公司在满足功能安全流程的质量能力上已经达到了国际水准，其自主研发的车载百兆以太网物理层芯片已通过AEC-Q100 Grade 1车规认证和德国C&S实验室的互联互通兼容性测试，已进入众多汽车行业知名客户供应链，可应用于激光雷达等高速应用场景的车载千兆以太网物理层芯片也正在研发中。

刘亚欢特别谈到，本土车企，特别是造车新势力企业，对导入本土芯片供应商普遍态度积极，这也令其备受鼓舞。纵观网通芯片市场发展史，新竞争者后来居上，往往需要借助于下游系统产品创新打开的机遇窗口。如瑞昱在90年代的崛起，既有快速以太网100BASE-T标准推出的东风，也离不开彼时智邦、友讯等中国台湾地区路由器厂商的扶持，而更深一度观察，系统厂商支持本地化供应商，也与此前台系PC主板产业链因英特尔进入而遭受的震荡有直接联系，从而大大激发了“本土替代”的共识。

有理由期待，在以太网芯片市场，本土产业链创造的增量市场空间，同样将带动上游芯片企业实现跨越式发展。

以快制慢的发展之道

过往十余年的技术生涯，刘亚欢先后任职于创锐讯和裕太微，前者是一家网通芯片领域全球知名厂商，后者则是从0到1起步的中国本土企业，对其间的差异，他也有着深刻的观察与思考。

在刘亚欢看来，海外芯片企业经历多年发展，产品规划与组织流程高度成熟，研发分工会非常细致，链条中的研发人员往往是螺丝钉的角色，这样尽管能够带来项目管理的较高可控性，但代价就是开发周期拉长，反应效率下降，而来到裕太微后，技术人员则需要成为多面手，从算法开发到Matlab仿真、RTL设计乃至FPGA实现均能独立完成，他感言，这样的模式对人的要求是比较高的，既要懂算法、硬件实现，又要掌握通信相关知识，测试中的问题能够分析定位，带来的结果就是研发周期和资源投入的大幅节约，同样技术水平的产品，研发成本、运营成本显著低于海外厂商。

在团队管理中，刘亚欢业已将这样的洞察变成了自觉的践行，他对新招收的算法工程师，也同样按照独当一面的要求进行训练，在开发工具上，裕太微也创新性地搭建了RTL级的数通仿真平台，进一步提升了开发效率。

对效率的极端重视，折射出的正是中国IC设计企业的市场意识，对许多初创团队而言，只有足够贴近市场、以快打慢，才能够找到令企业得以生存发展的利基。

值得一提的是，根据公开信息，裕太微高速数字均衡器和回声抵消器技术采用精简算法在28nm工艺可用仅不到2平方毫米的面积，实现5G以太网在100米线缆的无差错传输（符号率400M），回声抵消器阶数多达600级，在均衡效果与电路复杂度之间取得了相当理想的优化效果。

谈到这一创新，刘亚欢表示， 数字均衡器的电路设计与传输介质线长有密切关系，设计中的权衡取舍绝不仅仅是一个数值计算问题，更需要对应用场景有深刻洞察。 例如裕太微PHY芯片在拼接屏这一细分市场有极佳口碑，原因就在于相关产品设计中对该场景的透彻分析，并针对用户实际搭建中转接头使用的特性，定制优化了数字均衡器算法。刘亚欢感言：“像国外的大厂，他们正常是不会做这种事情的，我们国内的厂商，因为跟客户比较贴近，深度绑定，他们在使用过程中有什么诉求提供给我们，我们也愿意去配合做这种深度的研发，通过这种打法在细分市场去获得优势“。

访谈的尾声，刘亚欢与集微网探讨起了工程师社区文化，畅想在张江等集成电路产业集聚地区，未来是否会出现如同硅谷Foo Camp等极客社群般的非正式交流网络，促进跨领域的知识与信息流动，他的热忱给集微网留下了鲜明印象。

一位技术领军人才的侧写中，除了技术积累之精深，恐怕同样需要包含开阔的视野、强烈的自驱力和敏锐的嗅觉，在与刘亚欢博士的交流中，集微网真切感受到了新一代中国IC工程师的激情与斗志，风华正茂的他们，也必将在中国IC产业发展史上，书写属于自己的华章。

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