[心得]從系統廠BSP RD到豬屎屋Firmware engineer
網誌好讀版：
https://reurl.cc/k0oyxb
(with自製解說圖XD)
整理目前從系統廠擔任BSP RD轉職到IC design house擔任Firmware engineer
一年半以來的心得...
希望透過由淺入深的介紹，說明我們這個行業是在做什麼...
更希望給有心想要轉職到firmware engineer的朋友或是新人們，
給予一個很基本的概念分享~
以下正文開始：
會想寫這篇文章是因為最近有人問我擔任系統廠的BSP RD，
後來能不能到Design house擔任firmware engineer的這個問題...XD
目前我從系統廠換到design house已經超過1年半...
想說也可以整理一下這期間我自己的心得為何
也想說順便介紹一下IC設計的大概流程，
以及到底之前在系統廠擔任BSP學習到的什麼能力，
可以應用在design house的firmware engineer
首先最一開始，先了解一下IC到底在我們的日常生活中，會在什麼地方出現
從下圖可知道，其實目前想像得到的電子產品，基本上都會有IC的存在...
"IC is everywhere..."
因此，我認為就工作機會的角度看來，從事IC設計的行業是一個不錯的選擇
好的，接下來就進入正題了~
IC有非常多種，而現在目前市面上的主流，就是所謂的SoC (system on chip) IC
意思是說，一顆IC可以被看作是一個擁有多種功能的系統
如下圖舉例，這顆SoC IC可能同時支援有display，audio，bluetooth等等的能力，
甚至是這幾年很紅的AI，也可以被嵌入在一個SoC裡面
這邊特別提到一下到底軟體工程師在SoC IC的開發之中，到底扮演著什麼樣的角色?
由下圖當作一個範例，假設SoC中有支援speaker(喇叭)跟recorder(錄音)這兩個硬體元件那麼這兩個硬體元件如何才能夠起作用呢？
答案就是需要SW firmware engineer根據HW designer的設計
透過軟體的方式，產生相對應的程式碼，去達到能夠啟動speaker跟recorder的目的
這樣的程式碼，我們稱之為driver(驅動)。
上述所提到的程式碼，最後會被build成一個檔案，也就是我們俗稱的firmware(韌體)
而這個韌體最後會在SoC中被執行。
有了HW component跟SW driver的存在，這樣我們就可以開發一些我們熟知的軟體應用
舉例來說，音樂播放器中可以透過speaker driver去使用speaker
而錄音機可以透過recorder driver去使用recorder
接下來就我目前所知的，來描述一下一顆IC從無到有的流程...如下圖所示
(可能會有不完善的地方.. 請多包涵.. 小弟目前在design house資歷尚淺XD)
(1) 訂定spec
通常要做一顆IC，或著說要做IC中的某一個元件，或著功能(又稱作IP)
第一件事情就是需要了解到底要做什麼，以及如何去做
這樣的過程，我們可以稱之為叫做spec的定義
Designer必須要在這個過程把spec規格開出來，
並且詳細地寫成一份文件讓相關人員review
(2) RTL coding
接著，就是進入到所謂RTL coding的階段
也就是digital designer撰寫程式的階段
(3) FPGA verification
當RTL寫到一個程度，通常就會透過FPGA (Field Programmable Gate Array)這樣的平台，進行相關的驗證
來驗證自己寫的RTL code是否正確
通常在實際的FPGA上面跑RTL code之前，會經過一個叫做跑simulation(模擬)的動作
來驗證function上面是否work
舉例來說，硬體預期2乘以3要等於6
那麼在simulation stage上，就必須要得到6才行
(4) FPGA validation
FPGA verification基本上是以驗證功能性為主
但是它畢竟是一個模擬的環境，而且速度很慢
執行同樣的程式碼，在IC執行1秒鐘，有可能在simulation會跑好幾個小時
實際在FPGA平台上面run code，基本上就是在做FPGA validation
這時候驗證的流程會越來越偏向軟體，因此firmware engineer從這個stage開始
參與開發的比重也會越來越高
基本上就是寫一些測試的程式碼，盡可能地壓力測試硬體的功能
以上(2)~(4)，我覺得應該是數位設計主要的範疇
(5) Placement layout
當數位設計的部分已經被驗的差不多了
在請晶圓代工廠幫忙生產IC前
接下來會針對physical design的部分，進行一些優化的動作
這時候通常會請APR部門幫忙
因為像是IC的timing, performance等等的調整，都可以在這個stage做調整
(6) Tapeout
這個階段就是真正請晶圓代工公司 (ex: UMC/TSMC)
根據我們開出來的製程(28奈米, 14奈米, 7奈米...)去真正將IC給生產出來
這樣的IC，通常稱之為ASIC (Application Specific Integrated Circuit)
每一次的tapeout，動輒都是花幾千萬，甚至上億
而且如果IC生產之後才發現有硬體上的bug，也回不去了...
因此，在tapeout之前，每家IC設計公司都會盡可能的做很詳盡的驗證
(7) Packing & testing
生產完IC後，接下來通常會經過封裝測試相關的公司
來幫忙驗證說這顆生產出來的IC是否有什麼問題，以及將它給封裝好
最後再回到原廠，或是客戶手上
介紹完生產一顆IC的流程之後，接下來針對firmware engineer的部分
自問自答三個問題，當作這篇的收尾：
1. Firmware engineer在IC design house要做的事情是什麼？
2. Firmware engineer會學習到的東西是什麼?
3. 踏入IC design house前的軟體工程師(or新人)可以做什麼準備？
1. Firmware engineer在IC design house要做的事情是什麼？
如果要一言以敝之...我認為是...
"能夠協助一顆IC開發所有可能的軟體行為"
應該就是firmware engineer要做的事情
這可能包含：
a. 協助硬體在訂定spec過程中的一些evaluation
假設有3種方法可以做，但是透過軟體像是寫Python, C++等程式語言幫忙分析
會比較迅速, 這時候軟體工程師可以幫忙跟designer co-work來幫忙做評估
b. 寫driver來驅動硬體
這部分當然算是firmware工程師的主菜
Driver我認為又可以分作是:
*without OS的driver
*with OS的driver
這邊的OS，近年來最為人所知的，就是Linux kernel
一旦涉略到OS，通常需要follow這個OS的rule
像是driver init的方式，memory management的方式，interrupt的註冊...等等
c. 整合軟體的環境
在開發過程中，可能會有tool A, tool B, tool C
會有機會為了方便，需要將ABC三種tool整合成一個tool
因此，system integration的需求也是很有可能的
2. Firmware engineer會學習到的東西是什麼?
這部分我認為每個人因應不同的職責，而會有所不同
因此可能會就我目前所學所看到的，比較主觀的敘述這個part
*Knowledge of boot sequence
對我而言，一直以來是比較偏向負責系統整合的部分
所以我看到的範圍，會相對比較廣一些
用下圖舉例來說，我會看到晶片開機過程的行為
上電Power on之後，被燒死在晶片裡面的某一塊記憶體上面的開機程式
(稱之為boot rom)，就會開始運行了
接著它可能會帶起第二個bootloader，進而把OS帶起來，
最後變成我們熟知的user使用環境
用Android手機來舉例的話，就是：
按電源鍵 --> power on --> boot rom --> bootloader --> Linux kernel
--> Android OS --> Framework & Application
上面是我所認為的基本開機順序
必須每個關卡都順利，才能開機成功
在這之中，如果有硬體任何元件有錯誤
(像是UART, sd card, timer, interrupt controller...etc)
都有可能會造成開機失敗
這時候有可能要去查看log以及相對應的spec，才能找出root cause
*程式碼的整合
如同上一個part所提到的，firmware engineer很有可能會涉略到軟體方面系統整合的工作這可能會牽涉到：
如何去build code
了解到如何撰寫makefile，使得可以build出想要的firmware
了解到cross compiler的使用
如何maintain code base
和同事間一起開發/分工的過程
git的使用 (我自己主要是用git)
*和designer的合作
這應該是我覺得比較難得的部分
通常designer會出一份programming guide請軟體按照上面的spec
撰寫出HW元件相對應的driver
但有時候不一定會按照上面所寫的運作
這時就需要請designer拉訊號出來做debugging的動作
軟體幫忙找出好複製的方式試著模擬情境，讓HW的人方便找到root cause
因為需要密切合作，其實firmware engineer也會比更上層的軟體工程師了解硬體運作的原理
像是軟硬體之間的溝通方式，interrupt需要怎麼設定，register如何填寫等等的
是我覺得最核心關鍵的地方
3. 踏入IC design house前的軟體工程師(or新人)可以做什麼準備？
如果有心想要往IC設計公司的firmware engineer發展的話
我認為可以做以下這些準備：
純技術部份：
*將C語言練得更熟一些
通常在寫driver的時候，程式語言都是用C
因此，我覺得將C練得更滾瓜爛熟，是有幫助的
重點其實也是常常面試考題會考的部分 (pointer, structure, function call, ... etc)
*作業系統的概念
這也是要做嵌入式系統方面的工作，必定要複習的部分了...
重點一樣也是面試常考的那些 (interrupt, synchronization的處理...etc)
*如何在Linux kernel系統中撰寫一個driver
雖然我覺得這可以進公司再學，不過事先學好也是很不錯
重點在於dts, platform driver, interrupt handler (又稱ISR)...etc
其他輔助部分：
*Presentation的能力
跟之前在系統廠時相比，在IC設計公司工程師開會討論spec或是問題的頻率高非常多
為了降低來回溝通的次數，我覺得清楚表達的能力很重要
這裡指的清楚表達，不僅僅是口頭上的清楚
有的時候可能是透過一張架構圖，抑或是一張投影片讓對方了解自己的想法
尤其是設計初期，在如何做之前，
常常會有一個brainstorming的階段，
需要尋找靈感，也就是要做什麼。
*英文
這應該...就不用多做說明了XD
雖然目前沒什麼用到英聽跟口說的機會
但是至少reading跟writing的部分能有加強也是建議加強~
目前以來的心得：
相較於之前在系統廠擔任BSP RD，我覺得在IC設計裡面擔任firmware engineer，
最大的差別，應該是在於有更多事情需要靠自己去study，trace code
看原廠spec，看網路相關的論壇 (ex: stackoverflow)，才能夠去解決
跨部門的同事都很忙，其實不一定能夠幫你，凡事靠自己，覺得是練功的好所在。
之前在系統廠，還能夠開issue問vendor
但是現在自己就是vendor，很多know-how都需要自己去發掘了
因此，到現在，我都還是常常覺得東西永遠學習不完，
每天都有新的東西要學的感覺... 但，目前我還是享受這種感覺的。
如果是為了賺更多錢，確實，來IC設計薪水會比台灣的系統廠高上一個level
但對於未來生涯規劃，想持續精進自己的技術力
我認為這也才是IC設計公司的一大賣點~
以上
--
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推 我問的我自首
推一個
三樓XD
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分享推
推 謝謝分享！
推 謝謝分享~
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推 不過個人認為，底層FW作久了可以往上層的Host Driver
走，ㄧ來可以更了解整個大系統架構，二來不願幫HW背鍋XD
只能推惹
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好文, 認真分享推
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強
詳細推 感謝分享
推好心又詳細
滿詳細的
推心得
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如果還在系統廠深蹲 並且常接觸IC vendor的 請記得所
有問題都要挖到root cause 不要得過且過 對以後跳IC d
esign是很有幫助的
推樓上 確實多trace code是有幫助的~
感謝分享～
寫的詳盡清楚
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給推 IC設計原廠真的要學很多
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好久沒看到分享文了
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台灣走asic, fw都填一填register就會動了
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推好聞
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推，詳細的人體入門介紹
更正：推，詳細的韌體入門介紹
推分享
真的用心 推推
推 好文分享
IC廠韌體真的很充實。。。。
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給100個讚
太感謝前輩了，對我這個新鮮人來說真的太有幫助了，
自己在面試過程中以及自己爬文找到的資料都是很大概
念的flow，這個詳細太多了，萬分感謝！
推。這篇可以M
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測試的方式好寒酸 操作的流程好緩慢
原來不能改fpga 難怪
推詳細
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board support package BSP蛤
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謝謝前輩
好文推
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感謝分享
同意boss FW要幫HW擦屎 有功是HW的 有鍋FW要背
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清流好文，推一個！
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大型SOC等級的FPGA 要達到 IC 的操作頻率是不可能的
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推認真文，不過之後客戶買產品後出問題應該也要支援？
推
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FPGA不能說它是個模擬的環境, 它跟ASIC的運作是一樣的
只是FPGA是給你一堆既有的基本元素 你把它們接起來
位置跟走線規劃都遠差於ASIC 這是同製程還是慢的原因
推
好文m起來
推 整理的很好
寫的很詳細
推 筆記
TL;DR
我還是繼續在系統廠開issue就好 我就爛o_o b
FPGA 一般來說叫 Emulation 除了FPGA 板，還有其他 Em
ulator
感謝分享，雖然跟我不同行，但是多了解上游也是不錯
好文
推推
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Victor哥又帥又強
推
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firmware缺點就是google 查不到什麼資料，知識都要靠
問的才有辦法學到。
請問 without OS 的 driver 是指直接將適當的值填入 IC 的 r
egister 就能帶起相關的硬體功能嗎？
借問 理工科系怎樣能當系統廠rd
直接去GG就好
推
推
會c，物件導向，java，design pattern系統廠隨便你選
，然後記得要有國立碩士。
認真文，推
回樓上，沒OS就是瞭解CPU上電後怎麼開始跑startup.s，然後
跳到main()後可以用c code,對chip各IP填register做初始化讓
它們動起來，再來就根據各IP的規格，處理各IP的事件。
推 謝謝前輩指引
推
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謝謝詳細介紹分享
感謝超棒的分享
詳細推
謝謝 119 樓 b 大解說
NAND Controller fw就沒os
但是很多演算法要學也不容易
推ㄒㄧㄤˊㄒㄧˋ
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感謝119樓b大補充~
推
讚
感謝您的高抬貴手
推
推分享
優文
推 好詳細！！
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推推!
好文推推
好優
U質文推
推 難得的優文
推, 重點在於肯不肯去了解原理。
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希望各大designer不要偷Rule 不然每次幫忙DRC和JDV都很
痛苦QQ
閱 不管在哪裡 自學能力都很重要
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推～寫的很清楚
推～
看IC配的CPU CPU越強FW能做的事越多
推 詳細
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對於不懂ic設計產業的人 這是篇好文
推詳細
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很用心仔細的介紹 受教了
推推
還少了驗AIC 焊接 支援客戶 跑閎康(照EMMI FIB nFIB) ，示
波器 電表 電源供應器真的算基本工具..
推
讚
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推，超詳實的好文
晶晶體真的只能噓
我在小系統廠 vendor不甩都得自幹...
推詳細好文
好文推
推
推推
我在系統廠覺得底層的東西 看完這篇才知道有夠上層XD
已筆記
寫fw其實很少有完整的物件導向能用
其實還少提一堆類比段的東西，那些也很可怕
凡事靠自己(x) 出問題要有能力抓對人(o)
推!
好文分享給推
推詳細
推
推推 好詳盡的介紹！
系統廠BSP跳IC設計有相同感受，不過研究所本來就做IC設
計所以多多少少有認識
推
精準 這也是為啥系統廠bsp engineer 抄公板 改一改會動
以爲自己就屌上天了 沒想到後面的事這摸多是靠你這種人準
備好的
推好文
你寫的不錯，很用心 給推
謝謝分享 受益良多
82
Re: [心得] 系統廠硬體工程師的末路1.台灣系統廠 沒有研發 充其量是作工程 2.但即便是作工程 也是2266 3.台灣系統廠做硬體 20%技術 80%打雜&溝通 4.任何工程師 包含IC Design 純技術研發 最多就20% 我知道第四點 很多人看到會跳腳![Re: [心得] 系統廠硬體工程師的末路](https://i.imgur.com/EW0boqTb.jpg "Re: [心得] 系統廠硬體工程師的末路")
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[心得] 從 Web frontend 到 firmware 轉職自 29 歲 2018 年轉職成為工程師，一路從上層 application layer 走到 firmware 一點心路歷程想跟大家分享。 2018 Web Frontend Engineer 2019 Web Backend Engineer 2021 Design House Firmware Engineer23
[心得] [轉錄] 美國 Apple 硬體部門相關經驗分享作者不是我 我進不去潮A 已徵得作者同意轉錄 出處: 半路出家軟體工程師在矽谷 最近剛好有機會可以和在 Apple 工作的朋友交流， 從和他的對話中，19
Re: [討論] 系統廠EE的專業在哪來 : 相容性問題要解決 : 完成一堆雜事後，好不容易打件回來了，還要跟FW溝通，產品開始賣後要跟客戶溝通， 然 : 後同時再開發下一代產品...18
Re: [請益] 系統廠軟體未來出路？或在系統廠耍廢？原文恕刪 : 拋出兩個問題，一、分類定義；二、mcu開發的歸類，感謝先進回答，弄清楚這個之後，敝 : 人此生無憾。 先說結論，隨著時間演變，其實overlap越來越多。 以前IC廠其實不太包什麼firmware, 出的IC也大多是通用型CHIP包DSP. 通常會有許多不同的value add公司針對不同的市場提供IP, 兜出所謂的turnkey solution來推出develop board跟SDK給所謂的系統廠。而系統廠主要的工作就是把硬體兜起來做生產，所以傳統的系統廠是以硬體跟工廠生產為主軸。而軟體部門在系統廠的工作通常是幫忙驗證硬體，甚至是幫忙cover一些硬體設計缺失而附屬的角色。簡單來說，以前firmware跟develop board是有專門的公司來負責，問題也常常是三家不同角色的公司一起來解決。11
[請益] offer&職涯請益各位年薪三百的大大好： 小弟在畢業後在某公司蹲了5年擔任軟韌體工程師 因年近30以及家庭與個人規劃關係 謀生想轉職的念頭 目前主要工作內容是在windows上寫寫C++、C#相關的application6
Re: [請益] 系統廠軟體未來出路？或在系統廠耍廢？MCU產業分為三層 原廠： Firmware Team主要負責提供自家MCU的底層驅動，透過R&D提供的Register Map來 設定每一項功能的使用，如 Timer、I2C、I2S、SPI、UART、ADC、DAC、GPIO等。 然後再形成所謂的BSP與Sample Code讓MCU使用者能快速開發。3
[請益] Design house CAD跟系統廠sw選擇朋友發文次數不足，代po ---------------------------------------------------------------------------- 各位軟工板前輩大家好，小弟目前有幸錄取某Design house CAD Engineer的職缺， 除此之外，也有錄取某一線系統廠Software engineer的職缺， CAD Engineer工作內容主要是開發in house EDA Tool給RD，4
[請益] Offer請益代朋友PO 工作經歷兩年，國立普碩機電系，碩論ML影像相關。 公司 現職 飛捷 鴻海(富智康) 茂傑 地點 內湖 內湖 土城 土城 職位 AI演算法 AI軟工 Android BSP 嵌入式軟韌3
Re: [請益] 系統廠軟體未來出路？或在系統廠耍廢？一直以來小弟有個疑問是關於「系統廠和IC廠的firmware工作內容如何區別」，剛好藉由這 個討論串請教版上的前輩，公司產品本身是用mcu開發軟韌體與自己設計簡單週邊電路，牽 涉到很多mcu 提供的模組（comparator/Pwm/compare/capture)與通訊協定（i2c/spi..etc. )，常常遇到系統廠的軟體工程師擅長Linux kernel與device driver，倒是沒用過示波器除 錯或GPIO除錯，與公司要求技能有差距（非指高低之分，而是專注領域不同），想請教分類