什么是硬件設(shè)計?11點成就超級硬件工程師！

1. 成本Cost：

任何一個賣硬件產(chǎn)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(shè)計，剩下就是生產(chǎn)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(shè)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(jié)果了，HW的作用有限，更多是系統(tǒng)工程師做決策 用什么芯片能符合產(chǎn)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(hù)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(dāng)然有參考設(shè)計，不過一般來說參考設(shè)計為了更好體現(xiàn)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(jié)合公司的器件庫進(jìn)行取 舍了。 我的經(jīng)驗是多看看公司的同類產(chǎn)品設(shè)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(guān)系，不同的采購量導(dǎo)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(shè)計會有很強的過沖over/undershoot，尖峰Spike，這會造成對應(yīng)頻率N諧振頻率的 發(fā)射；不好的SI設(shè)計會導(dǎo)致High/low不穩(wěn)定，或者上升時間/下降時間Rising Time/Falling Time占數(shù)據(jù)周期過長，或者時鐘不穩(wěn)定，都會導(dǎo)致在接收端采樣Sample時出現(xiàn)誤判斷，實際上，接收端不會出錯，出錯的只是信號。 SI設(shè)計在原理圖設(shè)計來說，主要從阻抗匹配（串行電阻）上來解決，輔以適當(dāng)?shù)耐笋顬V波電容；跟主要是在PCB上，一般來說PCB層數(shù)越多，SI會更好，當(dāng) 然這里要跟Cost 進(jìn)行一個取舍了。

3. 電源設(shè)計Power Supply：

雖然一般大些的公司都有專門的電源設(shè)計工程師，不過對于HW來說，基本的Power設(shè)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(jié)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(shè)計一些簡單電路， 而不是費力用邏輯電路來搭。

4. 安規(guī)Safety：

對于接口電路來說，主要成本都在與安規(guī)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(yīng)規(guī)范（安規(guī)也是），對于各種可能產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)略有不同，歐盟的標(biāo)準(zhǔn)稍微嚴(yán)格一些。

6. 功耗(Power Consumption)：

現(xiàn)在都提倡環(huán)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(zhuǎn)換拓?fù)洹?br />
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(xiàn)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(tǒng)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(fēng)扇的使用，都有很多考慮。

8. 噪音（Noise）：

風(fēng)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(shè)備的噪聲也有明確的規(guī)范，這就需要平衡風(fēng)扇數(shù)量，轉(zhuǎn)速，風(fēng)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(chǎn)的稀有器件，萬一這個器件EoL了，你是怎么辦？只能修改設(shè)計了，這就損失大了！

10. 可靠性(Reliability)：

整個系統(tǒng)MTBF的數(shù)值多少？風(fēng)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(chǎn)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(chǎn)測試，方便生產(chǎn)，如果你的測試很復(fù)雜，會大大降低生產(chǎn)線的產(chǎn)能和良率，進(jìn)而影響供貨以及生產(chǎn)成品。對于參考設(shè)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(shè)計，至于總線連接，復(fù)位電路，時鐘電路，接口電路等等，一般來說都需要根據(jù)公司器件庫，設(shè)計案例以及業(yè)界主流器件/方案進(jìn)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(shè)計，自己還沒搞清楚芯片具體功能/參數(shù) 呢，就COPY過來，即使能夠工作，肯定在成本方面，生產(chǎn)方面有很多問題。