硬件开发流程
前言：
研發流程在一個有一定規模的企業中起到了非常重要的作用，也是一個產品或者項目成功量產出貨依賴的平臺體系，作為工程師如果想要走的更遠，就必須了解流程體系，了解如何對產品的開發質量進行更好的管控。
作為一個合格的硬件工程師必須有著一個管理者的素質和擔當，與程序員不同，軟件工程師通常面對的工作對象是代碼，而硬件工程師除了面向電路之外，更多的是接觸其他部門的人以及電路之外的事物，甚至很多企業以外的機構，比如工廠、供應商、營銷、認證機構，這些對硬件工程師的綜合素養有著極高的要求，也是對硬件工程師協調能力的一個考驗。
如上圖1-1所示，基本涉及到硬件工程師打交道的各個模塊，在一款硬件產品的全流程中，硬件工程師始終擔當核心角色，將這些不同模塊的人員連接起來，同時也是硬件產品開發過程中流程管控的樞紐，對項目的成敗起到了決定性的作用。作為核心，工程師就需要詳細的了解項目開發的流程，根據流程辦事，才能保證項目的狀態是可控的。
此外，在硬件產品的實際開發流程中，基本遵循IPD產品開發流程，即集成產品開發，集成產品開發的全流程如圖1-2所示，硬件通常會參與從計劃到生命周期的整個階段，我們將會依據這五個階段去介紹硬件項目的開發流程。
圖1-2? IPD產品開發流程
一、硬件SPT階段
? ?此階段處于IPD的概念階段和計劃階段，概念階段是指基于市場的需求或者公司的產品規劃，將接收到的輸入需求轉化成產品的概念，從產品經理的角度，在這個階段會形成產品的基本概念，達成想要做成什么樣的產品，用什么資源去做，花費多少成本，期望達成什么樣的市場效果。在這個階段硬件團隊就需要深度介入，對此階段產生的需求進行技術可行性進行評估，不合理的需求、不具有可行性的需求需要及時溝通，避免在正式輸出產品定義時仍然有爭議內容。具有挑戰性的需求要及時拉通公司內部涉及模塊進行技術攻關、技術預研，并對預期節點是否能夠達成目標進行評估?？偨Y匯總如下：
1、不合理需求的技術可行性評估
2、挑戰性需求的開發計劃
???當產品進入計劃階段，項目經理將會介入進行評估產品的詳細計劃，包括時間計劃、成本計劃、執行的工作分解的具體計劃，對硬件、軟件、結構等部分的任務進行分解。此時硬件（某些公司有硬件PM職位）需要根據PM敲定的大的項目主計劃制定硬件子計劃。
二、需求評估
???產品硬件項目的開發，首先要明確硬件總體需求情況，比如CPU的處理能力、存儲容量以及速度，IO端口的分配、接口需求、電平需求、特殊電路等。
???對于手機領域，對于硬件需求的評估我們可以更具體一些，如下圖1-3所示（簡單的示意，實際產品定義比較復雜）
???
? ? ? ? ? ? ? ? ??圖1-3
??從硬件維度進行評估，分為如下：
1、平臺
??使用的平臺是否滿足算力要求，是否支持產品camera和LCD所需要的分辨率，支持的內存大小，平臺需要的主板層階數，是否支持產品所需要的接口協議（USB3.0、C-PHY、BC1.2）等。大概梳理如下：
（1）算力是否滿足項目需求（包括CPU、GPU、ISP、NPU等）
（2）接口是否滿足外設需求
? ?比如是否支持USB2.0、Type-C接口、MIPI接口、外設的SPI接口需求等
（3）是否支持產品定義所需求的DDR內存
（4）是否支持LCD、camera的分辨率要求
2、硬件整體系統的基本功能和性能指標
??根據產品規劃整體系統的基本功能，以及產品的性能指標。典型的，比如產品規劃銷售區域為亞太區域，那么需要硬件評估需要支持亞太區域的具體頻段和射頻架構，以及根據產品定位需要做到的具體性能指標。
3、關鍵器件選型
??需要根據產品的需求對關鍵器件進行選型，從物料的成熟度和成本兩個角度去考量，同步拉通采購對關鍵器件進行評審。
4、成本
??評審當前敲定的方案是否滿足項目的成本目標，如果沒有滿足目標，是否需要制定降本方案。
5、關鍵技術攻關
??如果產品涉及到新技術、新物料、新方案，那么需要拉通相關領域的專家，進行評審以及風險評估，如果風險評估比較大的新東西，就需要提前跟項目組或者老板溝通，是否需要做預研等工作，極大風險的甚至需要評估是否砍掉需求，硬著頭皮做下去只會將項目做砸。
三、原理圖設計
??此階段已經進入產品開發階段：
??在原理圖設計階段，消費電子類產品基本都會參考平臺提供的參考原理圖設計，但是我們在實際繪制的時候并不是照抄就行了，要基于平臺的參考設計對參考設計做必須的裁剪，這樣要求硬件工程師對平臺的基本特定一定要有相當的了解。
??原理圖設計階段注意下面的幾個問題：
1、基于平臺特性，對參考設計進行裁剪
??平臺接口配置是否滿足當前項目需求——比如MIPI的Lane數配置是否符合選型模組的要求、參考設計sensor的INT信號默認PD是否符合當前選型的設計等
? ?這塊的工作將是原理圖設計階段的重點工作之一。
2、基于產品需要，繪制外設部分的原理圖
? ?此部分盡量參考成熟電路設計，避免自由發揮，部分模塊可能有第一資源和第二資源的需求，需要做好兼容電路的設計。
3、檢查電源樹的設計是否合理？能否滿足效率要求和負載要求？
? ?電源模塊是整個硬件系統的核心，驗證影響到整機系統的可靠性，需要仔細核查電源樹的設計，對于和參考設計差異的部分需要和平臺廠商或者供應商的FAE及時拉通確認。
??
4、GPIO口的配置是否合理？重點檢查GPIO口的初始化配置。
5、模塊電路的歸一化設計
???比如sensor、充電等模塊電路是否參考歷史項目設計，滿足CBB要求。
6、新器件的封裝設計和檢查
? ??在實際項目中，可能會導入新器件的原理圖和PCB封裝，在新建封裝時必須仔細檢查封裝的準確性，在實際項目中，因為封裝出錯導致下項目出現重大問題的案例也是很常見的。
7、新方案電路的check
???有的時候新方案、新導入的IC并非直接參考SPEC上的典型電路就可以保證沒有風險，最好拉通供應商排查芯片、方案的歷史問題和友商出現過的問題，做好兼容風險，保證回板后預留的措施可以應對可能出現的風險問題。
8、關鍵器件評審
???在進行原理圖繪制的時候，就需要同步開始關鍵器件的評審，主要從關鍵物料的性能、成熟度、風險、價格、交付能力這幾個維度考量。
???在這個階段硬件工程師需要作為主導的角色參考，及時拉通各模塊（SQA、結構等）及時將關鍵器件確定下來，避免后期頻繁進行關鍵器件變更，導致堆疊、走線也會受到影響。
9、成本
???在原理圖設計階段進行的差不多的時候，需要輸出一版基本完整的BOM給到采購進行核價，并和歷史項目以及友商進行對比，以及是否符合SPT階段的預估成本，對于成本偏差較大的設計，需要及時找到原因并給出降本方案。
四、堆疊設計階段
??堆疊設計階段開始的前置條件有2個：
1、原理圖方案確定
??原理圖的變更對堆疊將會有比較大的影響，在原理圖方案基本確定的時候，可以同步開始堆疊評估，確定基本的擺件方案。
2、結構輸出DXF和EMN文件
??結構輸出板框文件，PCB尺寸和形狀需要評估滿足堆疊需求，無大的堆疊和走線瓶頸，否則在此階段就需要及時拉通結構甚至ID修改結構、ID設計，避免在走線后期才提出變更需求，倒是項目進度嚴重受到影響。
堆疊階段在堆疊完成后，各模塊需要基于硬件、結構領域的評審要素進行核查，比如：
《堆疊評審要素》
《應力評審要素》
《溫升評審要素》
《靜電評審要素》
除了對PCB擺件進行檢查確認外，對結構設計文件也要進行確認，比如結構干涉、接地設計、溫升散熱方案進行評估，并及時輸出結構修改意見。
堆疊階段是考驗一個硬件工程師實際能力的關鍵階段，此階段需要工程師熟悉多個領域和模塊的專業知識：
1、應力是否滿足設計規范，關鍵裸晶器件的擺件？
2、關鍵熱源器件的擺放是否合理？
3、是否滿足DXF需求？是否滿足工廠生產對堆疊的需求？
4、對射頻的鏈路優化是否合理？
5、充電器件的路徑是否滿足阻抗需求？
。。。
需要對結構、基帶、射頻、天線和工廠生產以及PCB工藝都有非常熟悉。
五、EDA階段
??在擺件完成的差不多的時候，就可以開始layout了，對于手機項目來說，平臺部分擺件定下來，就可以先安排走平臺部分的關鍵走線以及扇出工作。
??在走線階段硬件工程師需要和PCB工程師緊密的配合，check在走線過程中的問題。最后拉通各模塊基于評審要素進行核查，發板前需要完成必要的仿真工作，排除風險，比如SI/PI仿真、QLINK仿真、UFS仿真等工作。
? EVB的發板盡量滿足仿真要求并進行改善，否則回板階段如果遇到無法正常開機或者死機等問題，問題的排查工作將會非常痛苦。
六、EVB調試階段
??EVB作為功能調試板（建議不僅僅當作驗證板），在EVB回板后，需要配合BSP將各模塊功能調通，硬件領域需要關注如下：
1、漏電流、待機電流
2、主板ESD/浪涌測試
3、傳導雜散測試
4、EMC認證測試
5、軟硬件功能聯調
6、天線無源性能測試
7、基帶、射頻、天線性能調試
8、產線SMT問題跟蹤
上面只是列出一部分硬件領域需要關注的問題，EVB板不能僅僅當作一個功能驗證板，能夠在EVB上暴露的問題就需要想辦法盡量暴露出來。
在完成相關的測試和調試工作之后，將需要優化的原理圖和PCB修改點梳理匯總，組織相關模塊進行評審工作，完成T0的發板動作。
七、T0第一次組裝
??T0階段是第一次組裝，此階段需要重點關注產線組裝過程中暴露的問題，在此階段硬件需要重點關注的問題如下：
1、QE測試項目（整機ESD測試、跌落測試等）
2、整機干擾測試
3、QT測試項目
4、EMC測試項目
5、整機音頻測試
6、整機溫升測試
7、認證相關的工作
8、EVB測試問題回歸驗證
在對T0階段的測試問題進行總結，將需要優化的原理圖和PCB的修改點梳理匯總，組織相關的模塊進行評審工作，完成EVT階段的發板動作。
八、EVT階段（Engineering verfication Test）
??EVT為工程驗證測試階段，主要是針對EVT階段的PCBA和整機進行詳細的性能和可靠性測試，T0階段的測試項可能因為項目節點等無法完成完成的測試，而且因為人力等問題可能只有研發進行摸底測試，在EVT階段則是測試按照用例進行詳細的測試，測試部門將會提交測試case給硬件研發。
??此階段必須經歷完整一輪測試，并且研發需要經過分析將問題關閉，對于EVT階段無法關閉需要下階段驗證的風險問題，必須給出詳細的解決方案和應對措施，才能進入DVT階段。
?
九、DVT階段（Design Verification Test）
??EVT為設計驗證階段，主要是針對EVT階段測試的問題進行回歸驗證，以及進行新一輪的測試，測試項基本同EVT階段。
??
十、PVT階段（Pilot-run Verification Test）
??DVT階段的問題必須全部解決完成才能進入到這個階段，或者DVT階段一些風險不太高的問題可以在PVT階段做回歸驗證
??PVT階段主要關注的是批量量產產品的可交付性，也是為了大批量量產做準備，測試內容基本同EVT和DVT階段。
十一、售后階段
??在產品開始正式量產后，硬件工程師需要拉通售后，及時同步售后數據確認首銷階段是否有異常數據和異常問題，并及時對售后問題進行處理。
可以加入知識星球，支持原文下載，并將在星球更新更多核心知識哦，并將在星球定期直播硬件開發知識，歡迎您的加入！
總結
- 上一篇： 计算机网络数据通信基础题,数据通信基础练
- 下一篇： 《无线通信基础》笔记