1. 成本Cost:
任何一個賣硬件產品的公司的主要盈利一般來說就是銷售價格-COGS,而COGS90%取決于設計,剩下就是生產成本了,這個價格一般來說比較透明,代工廠 也很多,競爭激烈。雖然說設計成本60%也取決于主要芯片的價格(這個主要要靠公司高層跟芯片廠商談判的結果了,HW的作用有限,更多是系統工程師做決策 用什么芯片能符合產品需求和軟件功能需求),但是剩下的電阻,電容,電感,二極管,三極管,保護器件,接口器件,邏輯芯片,邏輯功能,小芯片,電源電路全 都是HW做主了,當然有參考設計,不過一般來說參考設計為了更好體現芯片的良好性能,一般會選用比較貴的,性能更好的器件,這就要結合公司的器件庫進行取 舍了。 我的經驗是多看看公司的同類產品設計,看看大家主流是用什么器件,畢竟對于元器件來說,價格跟購買量有很大關系,不同的采購量導致的價格可能相差幾倍。
2. 信號完整性Signal Integrity:
主要影響兩方面:SI和時序Timing,不好的SI設計會有很強的過沖over/undershoot,尖峰Spike,這會造成對應頻率N諧振頻率的 發射;不好的SI設計會導致High/low不穩定,或者上升時間/下降時間Rising Time/Falling Time占數據周期過長,或者時鐘不穩定,都會導致在接收端采樣Sample時出現誤判斷,實際上,接收端不會出錯,出錯的只是信號。 SI設計在原理圖設計來說,主要從阻抗匹配(串行電阻)上來解決,輔以適當的退耦濾波電容;跟主要是在PCB上,一般來說PCB層數越多,SI會更好,當 然這里要跟Cost 進行一個取舍了。
3. 電源設計Power Supply:
雖然一般大些的公司都有專門的電源設計工程師,不過對于HW來說,基本的Power設計能力還是很重要的,從道理上來說,任何電路都是一種電源,任何電路問 題都可以歸結于一種電源問題,只有對于電源電路理解深入了,才能對于電路板理解跟深入,尤其是對于模擬電路問題,才能想到用模擬電路來設計一些簡單電路, 而不是費力用邏輯電路來搭。
4. 安規Safety:
對于接口電路來說,主要成本都在與安規器件,這個接口究竟要抗多大的電壓,電流打擊?這就要好好考慮用什么器件了,fuse? PTC? TVS?高壓電容?
5. 電磁兼容EMC/EMI:
主要是針對各個國家的相應規范(安規也是),對于各種可能產生輻射的信號都充分考慮好退耦,濾波,對于歐盟來說一般是EN55022/EN55024,對于美國一般是FCC Part 15, 歐盟和美國的輻射標準略有不同,歐盟的標準稍微嚴格一些。
6. 功耗(Power Consumption):
現在都提倡環保,運營商也是,HW也必須考慮省電,比如用效率更高的電源電路,用PWM替代LDO,效率更高的轉換拓撲。
7. 散熱(Thermal/Cooling):
芯片集成度越來越高,單芯片的功耗從幾瓦到現在的幾十瓦,散熱就是一個大問題,而且伴隨著接口的速率提高,接口芯片的功耗也在提高,造成整個系統就是:熱!這就需要好好考慮散熱問題,從PCB的布局,到散熱片Heatsink的使用,到風扇的使用,都有很多考慮。
8. 噪音(Noise):
風扇是散熱最好的辦法,但是帶來的問題就是噪聲,ITU對于通信設備的噪聲也有明確的規范,這就需要平衡風扇數量,轉速,風向,控制等因素。
9. 器件采購(Component Sourcing):
HW選用的器件必須得是Sourcing部門能夠采購到的,而且一般也要考慮second source的問題,和lead time的問題,不能說選用一個只有一個小公司生產的稀有器件,萬一這個器件EoL了,你是怎么辦?只能修改設計了,這就損失大了!
10. 可靠性(Reliability):
整個系統MTBF的數值多少?風險最大的器件是什么?每個器件的工作Margin是百分之多少?
11. 可測試性(DFT: design for test)/可生產性(DFM:design for manufacture):
主要針對于工廠的考慮,必須考慮到方便工廠的生產測試,方便生產,如果你的測試很復雜,會大大降低生產線的產能和良率,進而影響供貨以及生產成品。對于參考設計,感覺最有用的地方主要是供電電路,退耦濾波電路以及Layout設計,至于總線連接,復位電路,時鐘電路,接口電路等等,一般來說都需要根據公司器件庫,設計案例以及業界主流器件/方案進行修改。所以千萬不要迷信參考電路,那只是參考,過分迷信參考設計,自己還沒搞清楚芯片具體功能/參數 呢,就COPY過來,即使能夠工作,肯定在成本方面,生產方面有很多問題。
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原文標題:SI-list【中國】做好如下11點,成就超級硬件工程師!
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