每個(gè)板子全新的設(shè)計(jì)都要控制在最多3次打板就徹底搞定

2005年到一個(gè)研究生同學(xué)的公司去參觀，得知他們公司的一款產(chǎn)品已經(jīng)做了兩年依然還沒(méi)有定型，讓我感覺(jué)比較奇葩的是 - 公司7、8個(gè)硬件工程師，幾乎每個(gè)人的桌子下面一個(gè)框子，筐子里丟的都是各個(gè)版本的板子，每個(gè)板子上都已經(jīng)被折騰得亂七八糟，各種飛線以及切割的痕跡。

我同學(xué)是這個(gè)公司的老板，但他自己不懂硬件設(shè)計(jì)，因此他的硬件總監(jiān)跟他說(shuō)什么他也只能接受。他說(shuō)這個(gè)產(chǎn)品前后已經(jīng)打了十來(lái)次板子了，每次拿回來(lái)調(diào)試發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題就要改板后再重新打板，只是每次回來(lái)會(huì)發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題，感覺(jué)問(wèn)題總是沒(méi)完沒(méi)了。

后來(lái)接觸了很多其他的公司，遇到的情況雖然沒(méi)有我這個(gè)同學(xué)的這么極端，但一個(gè)新的設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)5、6次打板才能實(shí)現(xiàn)當(dāng)初的設(shè)計(jì)目標(biāo)并板子上沒(méi)有飛線這種情況是非常常見(jiàn)的。

這其實(shí)反映了很多企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人和硬件工程師存在的問(wèn)題：

缺乏時(shí)間最寶貴的觀念，在沒(méi)有找清楚所有問(wèn)題的情況下就僥幸再打一板，大概率是沒(méi)有徹底暴露并解決所有的問(wèn)題；

設(shè)計(jì)流程不規(guī)范，甚至沒(méi)有規(guī)范，有了規(guī)范也不遵守；

當(dāng)然還有的是項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的技術(shù)能力不夠，缺乏準(zhǔn)確定位、解決問(wèn)題的能力和方法。

導(dǎo)致的結(jié)果不只是一次次打板付出的成本，最嚴(yán)重的是由于每次打板、調(diào)試的時(shí)間周期（1個(gè)月的時(shí)間都算短的）導(dǎo)致的巨大浪費(fèi)以及項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)。

2001年 - 2003年期間，我在美國(guó)一家通信芯片公司負(fù)責(zé)硬件設(shè)計(jì)，前后設(shè)計(jì)了10多種新的板子，其中幾款復(fù)雜的板子的一次加工費(fèi)+元器件焊接費(fèi)用要超過(guò)1萬(wàn)美元，公司其他項(xiàng)目組以及客戶都等著這些板子的出爐使用，多打一板的周期就是1-2個(gè)月以上，可以想象如果多打一次板帶來(lái)的整體損失是巨大的。

因此我的每個(gè)板子，即便是全新的設(shè)計(jì)都要控制在最多3次打板就徹底搞定、可以發(fā)貨，有5、6個(gè)項(xiàng)目都是2板就完成。分享一下我個(gè)人對(duì)這3板的體會(huì)：

典型設(shè)計(jì)流程

先回顧一下一個(gè)典型設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單流程，如上圖。為避免PCB設(shè)計(jì)過(guò)程中的不確定性以及后期不必要的修改，我們的方案確定過(guò)程要非常慎重 - 要基于各種信息，召集跟項(xiàng)目相關(guān)的各方團(tuán)隊(duì)充分討論，確定實(shí)施的方案，并根據(jù)方案確定電路的各個(gè)器件，也就是器件選型：

核心的器件一旦確定在項(xiàng)目中就不要再更換；

對(duì)于一些非核心的從來(lái)沒(méi)有用過(guò)的器件，如果存在一些不確定性，可以在電路設(shè)計(jì)的第一板留出足夠的選項(xiàng)，這樣在拿到第一個(gè)版本的板子的時(shí)候通過(guò)調(diào)試、性能測(cè)試，確定最佳的設(shè)置再去簡(jiǎn)化電路；

對(duì)于FPGA、存儲(chǔ)器等暫時(shí)還無(wú)法確定其使用資源的情況下，不妨選用資源充足、不同資源管腳兼容的型號(hào)，這樣在調(diào)試完成以后可以根據(jù)實(shí)際的情況最后安裝性價(jià)比最合適的器件。

第1板：

這是第一次根據(jù)項(xiàng)目需求設(shè)計(jì)的電路，允許有各種飛線、各種切割等，做成多丑都沒(méi)有關(guān)系，事實(shí)上也應(yīng)該是如此，要窮盡各種可能性，以將方案設(shè)計(jì)中的不確定性變成確定性，因此要做好這種心理準(zhǔn)備和必要的調(diào)試可能性。原則就是能夠通過(guò)這一個(gè)版本的板子充分確認(rèn)最終的電路設(shè)計(jì)細(xì)節(jié) - 每個(gè)電路部分的電氣連接以及器件參數(shù)、管腳之間的最佳連接、PCB的布局/布線，總之在這一步要將所有的不確定的都能夠確定下來(lái)，通過(guò)各種割線、飛線實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)需要的功能和性能。在設(shè)計(jì)中放置一些測(cè)試點(diǎn)以及必要的備選項(xiàng)是非常重要的，也是一個(gè)好的設(shè)計(jì)習(xí)慣，這些冗余對(duì)于調(diào)試是必不可少的。當(dāng)然PCB設(shè)計(jì)的核心要領(lǐng)一定要遵守，尤其是通過(guò)認(rèn)真閱讀數(shù)據(jù)手冊(cè)保證元器件符號(hào)庫(kù)和PCB封裝庫(kù)的正確。這點(diǎn)極其關(guān)鍵，有些復(fù)雜的器件（管腳很多、BGA封裝等）如果庫(kù)的構(gòu)建不正確，即便割線、飛線也無(wú)法解決問(wèn)題。而這些庫(kù)的一個(gè)管腳定義錯(cuò)誤就可能會(huì)導(dǎo)致你這一版本完全作廢，任何功能都無(wú)法調(diào)試，因此一定要仔細(xì)仔細(xì)再仔細(xì)。

每個(gè)項(xiàng)目的第一板都像這樣是最正常的

遇到性能方面的問(wèn)題，比如時(shí)鐘、電源、串?dāng)_等，一定要找到問(wèn)題的本源，而不是頭疼醫(yī)頭、腳疼醫(yī)腳，以為找到了問(wèn)題，結(jié)果再打一板回來(lái)原來(lái)的問(wèn)題并沒(méi)有解決，或者沒(méi)有徹底解決。這就需要有比較好的電磁場(chǎng)基礎(chǔ)，從原理上進(jìn)行透徹的分析，并通過(guò)各種方式進(jìn)行充分的驗(yàn)證。

很多時(shí)候測(cè)試方法不當(dāng)也會(huì)導(dǎo)致自己誤判，我們硬件工程師需要對(duì)各種測(cè)試測(cè)量儀器從原理到使用操作上有充分的了解。這些儀器設(shè)備就像我們的眼睛，不能近視也不能遠(yuǎn)視，要逼真地觀察到信號(hào)的真實(shí)情況，這樣才能做出準(zhǔn)確的判斷。

第2板：

這應(yīng)該是盡可能沒(méi)有錯(cuò)誤的版本 - 在這一板上去掉了測(cè)試用的測(cè)試點(diǎn)、備選的器件，修復(fù)了第1板存在的所有問(wèn)題、板子沒(méi)有了飛線、工作性能滿足設(shè)計(jì)要求。

根據(jù)第一板的調(diào)試情況可以明確確定一些器件的最終值，在這一步也盡可能對(duì)板子上的器件進(jìn)行優(yōu)化替代（Cost Down），比如電阻、電容的封裝、值盡可能統(tǒng)一，在不影響性能的情況下盡可能減少BOM上元器件的數(shù)量，這樣可以降低采購(gòu)成本、庫(kù)存成本等。

第3板：

理想狀態(tài)下第2板就可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)初設(shè)計(jì)的需求并且板子看起來(lái)非常完美，但畢竟會(huì)有一些考慮不周全的地方，導(dǎo)致第2板測(cè)試的結(jié)果距離最終的需求也許還有一些距離，那就只好再來(lái)一板。

俗話講“事不過(guò)三”，無(wú)論如何，最終加工測(cè)試、以后這一板應(yīng)該是最后可以發(fā)貨的版本，也就是我們最初項(xiàng)目中需要的硬件板子。

每一個(gè)終板的PCB都要像藝術(shù)品一樣去打磨，這樣自己看起來(lái)也賞心悅目

在以往的設(shè)計(jì)中一個(gè)項(xiàng)目超過(guò)3次制板的朋友一定要深刻總結(jié)一下，究竟是什么原因?qū)е铝俗约翰荒茉?板以內(nèi)搞定？反復(fù)總結(jié)，將來(lái)嚴(yán)格按照流程來(lái)執(zhí)行項(xiàng)目，并通過(guò)與同事間的充分交流、總結(jié)提升自己做項(xiàng)目的規(guī)范化以及設(shè)計(jì)能力，更高效地做好每一個(gè)項(xiàng)目。