什么是硬件设计?11点成就超级硬件工程师！

1. 成本Cost：

任何一个卖硬件产品的公司的主要盈利一般来说就是销售价格-COGS，而COGS90%取决于设计，剩下就是生产成本了，这个价格一般来说比较透明，代工厂 也很多，竞争激烈。虽然说设计成本60%也取决于主要芯片的价格（这个主要要靠公司高层跟芯片厂商谈判的结果了，HW的作用有限，更多是系统工程师做决策 用什么芯片能符合产品需求和软件功能需求），但是剩下的电阻，电容，电感，二极管，三极管，保护器件，接口器件，逻辑芯片，逻辑功能，小芯片，电源电路全 都是HW做主了，当然有参考设计，不过一般来说参考设计为了更好体现芯片的良好性能，一般会选用比较贵的，性能更好的器件，这就要结合公司的器件库进行取 舍了。 我的经验是多看看公司的同类产品设计，看看大家主流是用什么器件，毕竟对于元器件来说，价格跟购买量有很大关系，不同的采购量导致的价格可能相差几倍。

2. 信号完整性Signal Integrity：

主要影响两方面：SI和时序Timing，不好的SI设计会有很强的过冲over/undershoot，尖峰Spike，这会造成对应频率N谐振频率的 发射；不好的SI设计会导致High/low不稳定，或者上升时间/下降时间Rising Time/Falling Time占数据周期过长，或者时钟不稳定，都会导致在接收端采样Sample时出现误判断，实际上，接收端不会出错，出错的只是信号。 SI设计在原理图设计来说，主要从阻抗匹配（串行电阻）上来解决，辅以适当的退耦滤波电容；跟主要是在PCB上，一般来说PCB层数越多，SI会更好，当 然这里要跟Cost 进行一个取舍了。

3. 电源设计Power Supply：

虽然一般大些的公司都有专门的电源设计工程师，不过对于HW来说，基本的Power设计能力还是很重要的，从道理上来说，任何电路都是一种电源，任何电路问 题都可以归结于一种电源问题，只有对于电源电路理解深入了，才能对于电路板理解跟深入，尤其是对于模拟电路问题，才能想到用模拟电路来设计一些简单电路， 而不是费力用逻辑电路来搭。

4. 安规Safety：

对于接口电路来说，主要成本都在与安规器件，这个接口究竟要抗多大的电压，电流打击？这就要好好考虑用什么器件了，fuse? PTC? TVS?高压电容？

5. 电磁兼容EMC/EMI: 

主要是针对各个国家的相应规范（安规也是），对于各种可能产生辐射的信号都充分考虑好退耦，滤波，对于欧盟来说一般是EN55022/EN55024，对于美国一般是FCC Part 15， 欧盟和美国的辐射标准略有不同，欧盟的标准稍微严格一些。

6. 功耗(Power Consumption)：

现在都提倡环保，运营商也是，HW也必须考虑省电，比如用效率更高的电源电路，用PWM替代LDO，效率更高的转换拓扑。

7. 散热(Thermal/Cooling)：

芯片集成度越来越高，单芯片的功耗从几瓦到现在的几十瓦，散热就是一个大问题，而且伴随着接口的速率提高，接口芯片的功耗也在提高，造成整个系统就是：热！这就需要好好考虑散热问题，从PCB的布局，到散热片Heatsink的使用，到风扇的使用，都有很多考虑。

8. 噪音（Noise）：

风扇是散热最好的办法，但是带来的问题就是噪声，ITU对于通信设备的噪声也有明确的规范，这就需要平衡风扇数量，转速，风向，控制等因素。

9. 器件采购(Component Sourcing)：

HW选用的器件必须得是Sourcing部门能够采购到的，而且一般也要考虑second source的问题，和lead time的问题，不能说选用一个只有一个小公司生产的稀有器件，万一这个器件EoL了，你是怎么办？只能修改设计了，这就损失大了！

10. 可靠性(Reliability)：

整个系统MTBF的数值多少？风险最大的器件是什么？每个器件的工作Margin是百分之多少？

11. 可测试性（DFT: design for test）/可生产性（DFM：design for manufacture)：

主要针对于工厂的考虑，必须考虑到方便工厂的生产测试，方便生产，如果你的测试很复杂，会大大降低生产线的产能和良率，进而影响供货以及生产成品。对于参考设计，感觉最有用的地方主要是供电电路，退耦滤波电路以及Layout设计，至于总线连接，复位电路，时钟电路，接口电路等等，一般来说都需要根据公司器件库，设计案例以及业界主流器件/方案进行修改。所以千万不要迷信参考电路，那只是参考，过分迷信参考设计，自己还没搞清楚芯片具体功能/参数 呢，就COPY过来，即使能够工作，肯定在成本方面，生产方面有很多问题。