----安捷伦13GHz示波器诞生的故事

旧金山 ---- 他们因速度而困，因自尊而发，因英魂而扰

Mike McTigue在晚上的睡梦中会被有10GHz介电隔离探头情节的电影唤醒。他躺在床上几个小时，望着天花板，大脑仍在运转。然后静静地起床、穿衣并投入工作──此时刚刚凌晨5点。

Dave Dascher摇摇晃晃地查看CMOS 7GHz以上的行为。他说：“HP过去曾有这样的商业广告，游泳者停在水里，因为他突然有了一个主意。这是痛苦的，但也是真实的。”

这仅仅是DSO80000，迄今为止最快的示波器，长达两年开发期中的二个瞬间。Agilent Infiniium DSO80000能采样超过13GHz的信号，并重建40-Gbit/s的串行数据码型。这是{dy}种突破二位数GHz的示波器。

设计该示波器和Agilent InfiniiMax II探测系统约有30位工程师，他们在美国五、六个地点工作，每周都要聚会讨论。但两位已故人物同样起着关键作用：Bill Hewlett和 Dave Packard，HP的共同{dzz}，他们和Agilent有着千丝万缕的关系。

示波器是HP的，现在是Agilent的遗产。Bill和Dave具有独到的见识，1938年他们在Palo Alto的一个车库中发明了声频示波器，并将一个早期的版本卖给了迪斯尼，以用于电影“幽灵”(Fantasia)。他们的工作奠定了硅谷、企业信息化和技术发展的基础。但他们首先是示波器奇才。

McTigue说：“当需要作出艰难的决定时，人们会问‘Bill会如何做？Dave的意见如何？’我们大多数人都在这里工作很久，对他们也都非常了解。”

事实上，2002年秋季在Colorado Springs的Agilent园区构思Infiniium体系结构时，Packard的英魂始终在此徘徊。正是Packard在Pueblo建造了这些设施。数字设计与测试部副总裁兼总经理Ron Nersesian回忆：“Dave对州里的官员说，如果你把大学放在这里，我就把分部也放在这里。”

艰难的日子

2002年秋季，Agilent的工程师正在冲刺公司{zx1}的高速示波器，这是一台6GHz的机器，但竞争是激烈的。虽然Agilent在通信测试设备占主导地位，但在新兴的高速示波器市场则受到Tektronix和LeCroy的强劲挑战。在某些情况下，Agilent产品在市场上仅处第三位。

在市场上落后于他人的观念是Hewlett和Packard不能接受的。但1979年加入公司的McTigue和1985年加入公司的Dascher则不熟悉这一观念。

这却激怒了Nersesian，他最初是在1984年加入HP。后于1990年代中加盟LeCroy，又于2002年春返回Agilent，典型的事业型人物。

他宣布：“我们对成为示波器的老二不感兴趣，而只有成为老大的热情和技术。”

2002年11月，Nersesian对数字设计与测试部做了全面整顿：“我要有更懂企业和充满活力的员工，那些不想当老二的人。”

要成为行业老大意味着要能造出最快的示波器。此举得到了来自管理层的强有力的支持，为其组建了来自Agilent各部门的技术队伍，包括Agilent实验室(加州Santa Rosa的射频和微波专家)和位于Colorado Springs的工艺和技术中心。

Nersesian也经常提醒Agilent总裁Ned Barnholdt在1999年Agilent从HP分离时对高速示波器领域的承诺。当时对高速示波器市场的预期是跟踪高速电子市场，目标是每年增长超过20%。Nersesian曾说过在低迷期，管理层赴汤蹈火也要继续支持高速示波器。他继承着HP精神，使同事回忆起{dzz}敏锐的工程嗅觉。

在“D座”的沙龙研讨

对速度的需要非常清楚。通信业的繁荣给高速数据通信带来了发展良机，特别是像Fibre Channel、PCI Express这类新接口和用于数字视频的高分辨率媒体接口(例如PCI Express 2.0有5Gbit/s的比特率：在2.5GHz基频有1-0-1-0bit码型跳转，基波的三次谐波为7.5GHz。捕获五次谐波至少需要12.5GHz带宽)。

工程师在设计这样的接口时，极为关心噪声、上升时间和抖动，这样才能保证具有10GHz和更高采样率示波器的价值。通常研发实验室都会抢着使用20至40GHz采样率的示波器，如果有一台的话，但也xx一台。

市场是变化莫测的，那些疯狂的速度示波器的开发者试图满足对速度有疯狂要求的设计师的需要，他们研制的是复杂、超速、量少而价格高昂的产品。

在Colorado Springs，工作日讨论经常变成到大街上绰号为D座的Ruby Tuesday酒吧中进行的“员工会议”。除了讨论日常的研发进度，忙碌的员工们在那里进行HP/Agilent企业文化优劣的哲学辩论，每位工程师都在那里滔滔不绝，当然这也大大的鼓舞了士气，从而推进了产品性能。

Dascher说：“{zh1}达成的共识是8GHz示波器和10GHz示波器可同时开发。争辩使我们找到了更快的开发路径。”

黄金搭挡：Dascher和McTigue

Dascher是信号完整性的xx，也是Infiniium 80000高性能示波器的主设计师。他在18个月内推动着若干项产品的发布，包括2002年11月的Agilent 6GHz示波器。对于新示波器的开发，他在体系结构和设计流程上有极高的声誉。

McTigue是InfiniiMax II高速探头产品线的主设计师，在高速探头的建模和原型制作上也是Dascher的搭档。两人相信他们的探测技术能使Agilent的6GHz示波器迅速取得市场份额，虽然公司较晚到达这一市场。Dascher宣称稳定性和精密度使Agilent 6GHz示波器将{lx1}于竞争对手近日推出的8GHz示波器。

早在2001年，Dascher就已开发了包括RF衰减器IC、前置放大器和缓冲器在内的探测系统。2002年，Dascher和McTigue开始设计8GHz探测系统。到2003年，他们告诉经理已经做到了10GHz。在今年的一月底或二月初，他们确信已可达到12GHz。通过某些软件的帮助，他们找到了到达13GHz的方法。

Dascher说：“我知道我们可以做到前置放大器IC接通，但做到这一点需要克服建模的困难。Agilent自己的EEsof ADS设计系统被证明对于探头基座及其IC行为的建模是有用的，但是模型必须多次反复，以适应特定工艺──GaAs, SiGe和CMOS，以及在RF和较低的频率。”

他说：“在6GHz或7GHz以上就像是在剥洋葱皮。每剥掉一层又看到一些新东西。”

就像任何一个剥洋葱皮的人那样，有时你也会掉泪。

Dascher说前置放大器IC的{dy}次反复是“非常可怕的尖峰”。经聚焦离子束分析的第二版行为则更能预期。“慑人心魄的时刻是我们对IC所做的{zh1}测量，它使我们知道能够继续进行，以及修正的方法。”

McTigue说：“我们连接建造的模型，10GHz和12GHz RF工具通常并不关心较低频率现象。”为对厚膜衬底上高频探头IC的行为建模，ADS结构仿真器把2D和3D信息转换为Spice模型 ，然后将其输入Cadence设计系统仿真器和布局分析框架。

使模型xx整整花了三年时间。“这可不是承包运作。”Dascher调侃地说。

示波器前端包括一个SiGe缓冲器IC(STMicroelectronics也使用BiCMOS工艺制作)，它带有用于隔行扫描的内装2 x 2 纵横开关，以及由Agilent实验室专门设计的专用CMOS A/D转换器。该转换器发表在向2002国际固体电路大会提交的论文中，它能以250 Msamples/s 捕获和相关80个并发时间片，以构成合成的20Gsample/s率。

新的探测系统包括一个SiGe前置放大器和一个双阈值GaAs异质结双极晶体管触发IC，以及GaAs步进衰减器和二极管限幅器。探头做在Agilent专有微波厚膜上，并由法拉第笼xx屏蔽。输出级包括一个带有SiGe植入和SMP连接器的BiCMOS放大器(由ST制作)。

速度当然会要求功耗。探头系统工作时的功耗为8W。满度时A/D转换器的功耗为11W。

Xilinx在开始开发具有10Gbit/s接口的Virtex-2 X FPGA时，就与Agilent取得联系。Xilinx通信技术部(Minneapolis)市场总监Tim Hemken说，Xilinx全球17个火箭实验室 {zh1}都用Agilent示波器测试这些高速信号。

我们的下一步

McTigue和Dascher以工程师完成项目后快乐而疲惫的心情谈论他们的工作。他们怀着更高速度和更高频率之梦。虽然他们回到家庭时，也会反思自己的专注。Dascher说：“我要告诉竞争者，他们是6和8，而我们达到了12，并能保持住。”

Gasparian的预见已得到xx。整个团队对工程有更新的见解，在高速市场中，现在Agilent的表现就像是跃进的跳蛙。

Gasparian说：“我不了解Tektronix和LeCroy有何计划，我非常尊敬这两家公司。我希望的是能超前他们一代。但现在是六个月，还是一个月的优势？”

无论是哪张时间表，Agilent都不会掉以轻心。McTigue、Dascher、Nersesian、Gasparian和产品营销经理Lon Hintze加在一起已经在HP和它的分拆公司将近一个世纪，他们郑重地担当共同{dzz}遗产守护人的重任。