現(xiàn)代電子產(chǎn)品開發(fā)流程之我見

引言：進(jìn)入21世紀(jì)，信息科技、電子技術(shù)的迅猛的發(fā)展，電子市場的競爭越來越激烈。產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)品的開發(fā)周期、產(chǎn)品的上市周期越來越受到各產(chǎn)品開發(fā)商的重視。各產(chǎn)品開發(fā)商都爭取在最短的時間內(nèi)開發(fā)出功能、性能滿足客戶需求的產(chǎn)品，并在最短的時間內(nèi)將產(chǎn)品上市。否則，就可能被市場殘酷的淘汰。在這種情況下，"電子產(chǎn)品的開發(fā)流程"的建立、完善、優(yōu)化，并使產(chǎn)品開發(fā)流程能夠起到保證產(chǎn)品功能、性能的情況下縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，成為各產(chǎn)品開發(fā)商高層需要重點(diǎn)考慮的問題。從本周開始，我們就開始以連載的方式專門來探討電子產(chǎn)品的開發(fā)流程，特別是在PCB設(shè)計(jì)開發(fā)流程這一塊。

傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品開發(fā)流程

在傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程中，PCB的設(shè)計(jì)依次由電路設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)、PCB制作、調(diào)試、測量測試等步驟組成。傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品的開發(fā)流程，存在很多的弊端，特別在PCB設(shè)計(jì)流程這個階段。主要表現(xiàn)在如下幾個方面：

一、電路設(shè)計(jì)階段：

設(shè)計(jì)工程師在項(xiàng)目的總體規(guī)劃、詳細(xì)設(shè)計(jì)、原理圖設(shè)計(jì)各階段上，由于缺乏有效的對信號在實(shí)際PCB板上的傳輸特性的分析方法和手段，電路的設(shè)計(jì)一般只能根據(jù)元器件廠家和專家建議及過去的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行。所以對于一個新的設(shè)計(jì)項(xiàng)目而言，通常都很難根據(jù)具體情形作出信號拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和元器件的參數(shù)等因素的正確選擇。

二、PCB版圖設(shè)計(jì)階段：

應(yīng)該指出，大多數(shù)的產(chǎn)品開發(fā)商，并沒有對PCB設(shè)計(jì)流程規(guī)范化，沒有對PCB設(shè)計(jì)進(jìn)行總體規(guī)劃、詳細(xì)設(shè)計(jì)、造成很難對PCB板的元器件布局和信號布線所產(chǎn)生的信號性能變化作出實(shí)時分析和評估，所以版圖設(shè)計(jì)的好壞更加依賴于設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)。有的產(chǎn)品開發(fā)商，在原理圖設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì)通常由同一個工程師來完成，通常在PCB設(shè)計(jì)上考慮不是太多，基本上以版圖網(wǎng)絡(luò)走通，就認(rèn)為PCB設(shè)計(jì)完成。甚至認(rèn)為PCB設(shè)計(jì)就是LAYOUT設(shè)計(jì)。這些觀點(diǎn)都是不正確的。

三、PCB制版階段

由于各PCB板及元器件生產(chǎn)廠家的工藝不完全相同，所以PCB板和元器件的參數(shù)一般都有較大的公差范圍，使得PCB板的性能更加難以控制。如果沒有對PCB制版進(jìn)行特殊的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，通常很難保證產(chǎn)品的性能達(dá)到最佳。

四、產(chǎn)品調(diào)試測試階段

在傳統(tǒng)的PCB設(shè)計(jì)流程中，PCB板的性能只有在制作完成后才能夠通過儀器測量來評判。在PCB板調(diào)試階段中發(fā)現(xiàn)的問題，必須等到下一次PCB板設(shè)計(jì)中加以修改。但更為困難的是，有些問題往往很難將其量化成前面電路設(shè)計(jì)和版圖設(shè)計(jì)中的參數(shù)，所以對于較為復(fù)雜的PCB板，一般都需要通過反復(fù)多次上述的過程才能最終滿足設(shè)計(jì)要求。

可以看出，采用傳統(tǒng)的PCB設(shè)計(jì)方法，產(chǎn)品開發(fā)周期較長，研制開發(fā)的成本也相應(yīng)較高。通常要成功開發(fā)一個產(chǎn)品通常需要4個輪次以上反復(fù)的設(shè)計(jì)過程。

在電子技術(shù)高速發(fā)展的今天，傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)流程越來越不適應(yīng)市場的需求。必須被新的開發(fā)流程所替代?；诋a(chǎn)品性能（產(chǎn)品的信號完整性能、電磁兼容性能、散熱性能）分析、設(shè)計(jì)的流程越來越受到人們關(guān)注。

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引言：前一陣子我們談到了"傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品開發(fā)流程"在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)各階段的弊端，在很長的一段時間沒有續(xù)，在此向新、老客戶表示歉意?，F(xiàn)在我們繼續(xù)談如何克服這些弊端，這就需要引入"基于產(chǎn)品性能（產(chǎn)品的信號完整性能、電磁兼容性能、散熱性能）分析、設(shè)計(jì)的流程"。該電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)流程引入將極大的提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)成功率、縮短產(chǎn)品的整體的設(shè)計(jì)周期?；诋a(chǎn)品性能分析、設(shè)計(jì)的電子產(chǎn)品開發(fā)流程。

    傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程已經(jīng)不適合通信、電信領(lǐng)域的高密度、高速電路設(shè)計(jì)?；诋a(chǎn)品性能分析的高速PCB設(shè)計(jì)流程引入成為了必然。

    從上面的流程圖我們可以很明顯的看出，與傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品的開發(fā)流程相比，它在PCB設(shè)計(jì)的流程階段上加入了兩個重要的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)和一個測試驗(yàn)證環(huán)節(jié)，很好的克服了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程的弊端?，F(xiàn)對加入的環(huán)節(jié)說明如下：

    一、PCB設(shè)計(jì)前的仿真分析階段：

    設(shè)計(jì)工程師在原理設(shè)計(jì)的過程中，PCB設(shè)計(jì)前通過對時序、信噪、串?dāng)_、電源構(gòu)造、插件信號定義、信號負(fù)載結(jié)構(gòu)、散熱環(huán)境、電磁兼容等多方面進(jìn)行預(yù)分析，可以使設(shè)計(jì)工程師在進(jìn)行實(shí)際的布局布線前對系統(tǒng)的時間特性、信號完整性、電源完整性、散熱情況、EMI等問題做一個最優(yōu)化的分析，對PCB設(shè)計(jì)作出總體規(guī)劃和詳細(xì)設(shè)計(jì)，制定相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)則、規(guī)范用于指導(dǎo)后續(xù)整個產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)。當(dāng)然這些工作大多需要由專業(yè)的PCB設(shè)計(jì)工程師來完成，原理設(shè)計(jì)工程師通常沒有辦法考慮到這樣細(xì)致和全面。

    二、PCB設(shè)計(jì)后的仿真分析階段：

    在PCB的布局、布線過程中，PCB設(shè)計(jì)工程師需要對產(chǎn)品的信號完整性、電源完整性、電磁兼容性、產(chǎn)品散熱情況作出評估。若評估的結(jié)果不能滿足產(chǎn)品的性能要求，則需要修改PCB圖、甚至原理設(shè)計(jì)，這樣可以降低因設(shè)計(jì)不當(dāng)而導(dǎo)致產(chǎn)品失敗的風(fēng)險，在PCB制作前解決一切可能發(fā)生的設(shè)計(jì)問題，盡可能達(dá)到一次設(shè)計(jì)成功的目的。該流程的引入，使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)一次成功成為了現(xiàn)實(shí)。

    三、測試驗(yàn)證階段

    設(shè)計(jì)工程師在測試驗(yàn)證階段，一方面驗(yàn)證產(chǎn)品的功能、性能的指標(biāo)是否滿足產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。另外一個方面，可以驗(yàn)證在PCB設(shè)計(jì)前的仿真分析階段和PCB設(shè)計(jì)后的仿真分析階段所做的所有的仿真工作、分析工作是否是準(zhǔn)確、可靠，為下一個產(chǎn)品開發(fā)奠定很好的理論和實(shí)際相結(jié)合的基礎(chǔ)。

    從上面的流程大家可以看出，采用新的高速PCB設(shè)計(jì)流程，雖然在產(chǎn)品一輪開發(fā)周期上較傳統(tǒng)的PCB設(shè)計(jì)方法產(chǎn)品開發(fā)周期長，所要投入的人力多。但從整個產(chǎn)品的立項(xiàng)到產(chǎn)品上市這個周期上看，無疑前者要短的多。原因很簡單，在傳統(tǒng)的PCB設(shè)計(jì)流程中，PCB板的性能只有在制作完成后才能夠通過儀器測量來評判。在PCB板調(diào)試階段中發(fā)現(xiàn)的問題，必須等到下一次PCB板設(shè)計(jì)中加以修改。而新的流程中，這些問題絕大多數(shù)將會在設(shè)計(jì)的過程中解決了。

    隨著時鐘的提高和上升沿的縮短，很難用老的設(shè)計(jì)方法去指導(dǎo)現(xiàn)代的電子設(shè)計(jì)。在進(jìn)入皮秒（ps）設(shè)計(jì)時代，將需要新的設(shè)計(jì)規(guī)則，新的技術(shù)、新的工具和新的設(shè)計(jì)方法。當(dāng)然，任何一個公司不是那么容易在短時間內(nèi)就可以進(jìn)行從傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程到新的設(shè)計(jì)流程的轉(zhuǎn)換，這需要很多路要走。下周我們將重點(diǎn)談企業(yè)進(jìn)行流程的切換需要做出那些努力，以提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)成功率，縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期，以加強(qiáng)企業(yè)的競爭能力。（