生成式AI越来越普及，自己在工作中也常使用，不由感叹是真好用，甚至可以把三天的工作量压缩成2小时完成。不由得开始思考，当AI更强大时，自己邻近不惑之年，抛开项目经理和管理层，从技术角度出发，自己的学习能力、学习激情都下降，还有什么作为核心竞争力同年轻一代竞争呢？这是个值得思考的问题。

探究目前AI的本质是什么？以前遇到不懂的问题，去百度、CSDN检索，去杂后形成自己的思考并应用于实践。而目前的AI替代了检索-去杂这两步，直接输出总结，我们根据AI的总结去形成自己的验证。简单地说，AI是没有自己思想的，他是根据已有知识的汇总。那AI会不会形成自己的思考呢？答案肯定是会的。那我们需不需要担忧呢？答案是肯定不用的，邻近而立之年，花甲之年退休，30年的时间，AI是不会发展到完全替代人的地步。两个佐证，人工智能上个世纪80年代美国的电影中已有显现，然而目前还未大规模应用。目前汽车的算力最高是小鹏的2000TOPS，而人脑的算力是1000~100万TOPS，这个是很难追赶的。

AI最容易替代是什么？理解目前AI本质，不难理解，即有明确规则的东西。首先从较为简单地说，对于日常办公中，难以记住的excel表格、PPT制作，AI可以很好完成。其次，从规则来说，layout明显是规则最多的那个，规则多就需要细心，因而很多大企业中的layout工程师都是一些细心的女生。

然而，对于硬件问题的排查，AI是万万不能的，例如他没有机械臂没法看电路问题、没法拿电压表，AI只能给出问题的排查意见，因而资深的硬件工程师是很难被AI替代的。对于资深的嵌入式工程师来说，因为涉及到跟硬件的交互，所以也有了一定的壁垒。

简单来说，AI是个纯软件的东西，AI可以替代任何纯软件的东西，对于python编写的工程，编码以及debug可以全交给AI实现，因而最容易被AI替代，可能后面仅剩的壁垒是需要人去开会与客户对接需求。而对于嵌入式软件而言，编码可以AI辅助，但调试必须要经过“人手动”，这个就涉及到AI的盲区，因为AI没有“手”，AI无法拿示波器，无法操作万用表去量测电压，基于AI的这个特性，嵌入式软件具有一定的不可替代性。

那么嵌入式软件是不是就稳了？不能被替代了？答案肯定不是，很多的嵌入式设备都是面向过程编程的，导致越早进入公司的人壁垒越高（后来人真的看不懂代码）吗，但是vscode+cpoilot+gpt5.0的出现，导致复杂的工程的开发壁垒大大大大降低，甚至代码中的“防御性编程”都被解构了出来。可预见的是，后续的嵌入式代码开发难度会越来越低。

那嵌入式软件工程师的壁垒在哪里？还有没有出路？答案肯定是有的，即软+硬+结构的全栈开发能力，客观地讲，职业持久度上，结构>硬件>软件，但入门难度上软件>硬件>结构，软件是非人类体系的语言，入门需要一个强量变的累积过程，即使借助AI的力量，也无法开发出适配工程的代码。而结构即大家日常接触的到的万物，稍微愿意动手的理工男想必对结构有深刻的理解，硬件排除出BOM、拉小车、沟通等难的在电路分析这块，但普通电子专业出身的嵌软工程师，AI加成下是具备一定的硬件分析能力的。因为对于嵌软工程师而言，在入门并精通软件后，修罗场中锻炼的强大逻辑能力，完全可以做到硬件和结构的入门，一专多精，是做的很成功。类比看，目前互联网top20企业的牢门们，多少是编程上来的，不过他们多精的是商业和管理。

我要开始我的硬件学习了，遇到不懂的知识就ds并记录在博客中。

一、PN结

https://www.bilibili.com/video/BV1P5e3zGErT/?spm_id_from=333.1387.homepage.video_card.click&vd_source=d52617a951455b8e99b770bfe415c07a

pn结也叫二极管。材料主要为硅元素，硅元素外部有四个电子，很稳定。

p型半导体和n型半导体分别是什么元素？

硅中掺杂硼(B)就成了P型半导体；掺杂磷(P)就成了N型半导体。

PN结如何制备，为什么用硅，保持纯度？

硅在地壳中属于所有元素第二名，约26%（含量第一的是氧46%），第三名的铝仅为7%左右。由于工艺成熟度高，产业链完善，单晶硅纯度99.999999999%，且单晶硅内原子排列整齐。硼(B)和磷(P)可以通过气相掺杂和中子嬗变掺杂的先进工艺，可以很均匀地融入至硅中。

从化学角度分析PN结？

衬底是硅元素，硅（元素周期表第十四个元素）外有四个电子，而且晶圆中两个相邻的硅元素间行的电子形成一个共价键（只能两两形成），达到一个稳定的情况，很稳定。加入硼(B)后，它的外层只有三个电子，与周围硅形成共价键后，还有个空缺出来的，默认就是带正电的。加入磷(P)后，因为磷有五个电子，所以磷元素与硅元素形成稳定的结构后，会有一个多余的元素出来，因此他是带电子的，也就是负电。PN结合起来后，由于扩散效应，N->P，因此PN结会有一定的电子扩散。扩散完毕后，会形成一定的电场，这个电场会阻碍电子的进一步扩散。因此需要施加一个电压，硅二极管的管压降（可理解成一个水坝）是0.7V。

为什么晶圆越大越好？为什么是晶圆，而不是晶方？

芯片一般是方形的，晶圆越大，其边缘损耗越小，可以实现经济性。且从晶圆到芯片的过程中，包含光刻、刻蚀、沉积等工艺，晶圆数量越大，对原材料的消耗也就越小。

方形存在一定的边缘效应，边缘处容易因应力发生碎裂等情况。晶圆是圆的，因为直拉法，天然只能生产出圆形的工艺。

二极管只有正极和负极，具有反向截断的特性，但有可能发生击穿。场效应晶体管，。也就是三极管有三个级，其中的基底部分是由硅组成的，现在很多碳化镓的充电头是在硅基底上铺了一层的碳化镓。

二、三极管介绍

MOS管就是场效应管，是电压控制，类似于三极管。分为P-MOS、N-MOS。一般用于通断。

三极管是电流控制，一般用于放大模拟信号。

在电磁阀中，当电流断开时，为什么会产生一个反向电压？应该如何消除？

因为电磁阀有线圈，对于任何有线圈的设备，如电机、继电器、电磁铁（感性负载），根据法拉第电磁感应定律，当流过电感的电流发生变化时，电感会产产生一个反向的电动势来阻碍这个变化。

使用增加钳位电路的形式，让MOS管自动打开，再关闭的形式。

NMOS和PMOS的区别？

三极管对比二极管，多了一个基级，基级是控制级，因为在中间，所以叫基。

双极性晶体管，包含基级、发射级、集电极。高频响应好，但功耗较高。

场效应管是栅极、源级和漏级。大功率开关，适合电动汽车等。

基级只需要很小的电流，靠基级实现四两拨千斤的效果。

• 为什么二极管不算晶体管？
  晶体管需具备“放大”或“主动控制”功能，而二极管仅能单向导通，无放大能力。
• 三极管和FET哪个更常用？
  • BJT：模拟电路（如放大器）。
  • FET（尤其是MOSFET）：数字电路（如CPU）、大功率开关。

三、先有电压还是先有电流

电源（电池、充电器）内部先通过化学能、电磁感应或其他方式，先建立起一个电动势，也就是电势差。然后在电源两端接上到导体上形成闭合回路时，导体内的电荷（自由电子）受到电场力的作用进行定向移动，产生电流。

电势差-->接通电路后-->受到电场力作用形成电流。

高电势：电子很少，正电荷较多。

低电势：电子很多，负电荷较多。

充电器是如何工作的？

充电时，电子的移动方向：充电器-->充电器-->设备的正极-->充电线-->充电器，从而形成一个回路。简单地说，电子没有“回头路”，是在回路中绕圈走，充电器是圈里的水泵，推着它一直走。

充电器一开始是如何发力的？如何让电子直接从电池到充电器侧了。

充电器内部的电子元器件（比如二极管、电容、变压器、整流桥），把市电的交流电转换成定向的电场/磁场力。这个电场力就是给电子助力的非静电力。

四、电感介绍

电感是法拉第发现的。当电流通过时，电生磁，阻碍电流变大；电流减小时，再次产生磁场，阻碍电流变小。电感虽然是串在电路里面的，但电感的主要作用还是储能和滤波。

1. 电生磁，阻碍变化（充电/储能阶段）：当开关管导通，电流开始流入电感时，电感会立即产生一个与电流方向相反的自感电动势（即“阻碍电流变化”），同时将电能转化为磁能储存在其磁场中。这个过程限制了电流的瞬间增大。

2. 磁生电，维持电流（放电/释能阶段）：当开关管关断，输入电流被切断时，电感为了维持电流不突变（继续“阻碍变化”），会将储存的磁能重新转化为电能，产生感应电流，继续为负载供电。

通过这样周而复始地 “充电-放电” ，电感就像一个“电流平滑器”，把开关管产生的脉冲式（方波）电流，“填平补齐” 成一个相对连续、平稳的电流，再配合输出电容的“电压稳定”作用，最终得到我们需要的稳定直流电压。

电感的行为：理想电感不消耗能量，它只是临时储存和释放能量。

五、电容介绍

电容有容抗，容抗是频率越高，容抗越小；电感有感抗，是频率越高，感抗越大。电阻有阻抗，对交流电和直流电都有阻抗作用。

一些外设，如flash的VCC端，会加入两个电容，一个uF级，一个nf级，什么作用？

uF级是储能使用，不至于flash读写时拉死电源；nf是容抗作用，消除高频毛刺。

为什么电容另一极都是连接的地，为什么这么设计？不会漏点么？还能起到储能效果吗？

电路接通的瞬间，由于电源正极（+1.7V）和电容正极板（0V）之间存在1.7V的电压差，这个电势差会驱动电流流动。

• 这两个极板上的电荷在电容内部形成了一个逐渐增强的电场，这个电场产生了一个与电源电压方向相反的电压。电容两端的电压 = 正极板电压 - 负极板电压。由于负极板接地为0V，所以这个电压就是正极板对地的电压。
• 充电不会永远持续。当电容两端的电压上升到与电源电压完全相等（即1.7V）时，电源正极和电容正极板之间的电势差就降为了0。电压差为0，电流停止。此时，电路达到平衡，充电过程结束。电容正极板稳定在+1.7V，充满了“电”（储存了电场能）。