模组研发到生产,看工程师炼金术!

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物联网、智能家居的发展,加深了人与物的连接互动,使得我们的生活更加丰富多彩、沟通更为便捷、连接越来越紧密。

我们知道,芯片制造的过程就如同用乐高盖房子一样,先有晶圆作为地基,再层层往上叠的芯片制造流程后,就可产出必要的 IC 芯片。然而,没有设计图,拥有再强制造能力都没有用,因此,建筑师的角色相当重要。

IC 生产流程中,IC 多由专业 IC 设计公司进行规划、设计,像是联发科、高通、Intel 等知名大厂,都自行设计各自的 IC 芯片,提供不同规格、效能的芯片给下游厂商选择。因为 IC 是由各厂自行设计,所以 IC 设计十分仰赖工程师的技术,工程师的素质影响着一间企业的价值。

单单的芯片不成线,物与物的连接还依赖于无线组网无线连接,然而当前连接协议却品类多多,如大类的WiFi、BLE、Zigbee、Z-wave,还有小众的NB-IoT、LoRa等,且单就WiFi协议,又有多个芯片平台。这样一来给工程师产品开发前期带来困扰: 产品适合选用什么协议?需要哪些参数做衡量? 又有什么测试测量手段?

芯片到模组,主要有这四个阶段:芯片;模组研发;模组生产;二次开发支持。

1、芯片生产过程

在 IC 设计中,*重要的步骤就是规格制定。这个步骤就像是在设计建筑前,先决定要几间房间、浴室,有什么建筑法规需要遵守,在确定好所有的功能之后在进行设计,这样才不用再花额外的时间进行后续修改。IC 设计也需要经过类似的步骤,才能确保设计出来的芯片不会有任何差错。

规格制定的**步便是确定 IC 的目的、效能为何,对大方向做设定。接着是察看有哪些协定要符合,像无线网卡的芯片就需要符合 IEEE 802.11 等规範,不然,这芯片将无法和市面上的产品相容,使它无法和其他设备连线。*后则是确立这颗 IC 的实作方法,将不同功能分配成不同的单元,并确立不同单元间连结的方法,如此便完成规格的制定。

设计完规格后,接着就是设计芯片的细节了。这个步骤就像初步记下建筑的规画,将整体轮廓描绘出来,方便后续制图。在 IC 芯片中,便是使用硬体描述语言(HDL)将电路描写出来。常使用的 HDL 有 Verilog、VHDL 等,藉由程式码便可轻易地将一颗 IC 地功能表达出来。接着就是检查程式功能的正确性并持续修改,直到它满足期望的功能为止。

重点说说模组研发、生产过程

一张导图、分段说明:

方案选型

(1)需求分析

功能考量:wifi使用的组网方式,一对一,还是一对多。终端产品取一对一,用在网关、路由上则是一对多。在传输速率上,分流量类,控制类,如果模块应用在智能家电控制方面的,选择偏控制类的芯片,比如ESP8266即可;如果用在路由器这样的产品,就要选择流量类芯片,比如MTK的7620;

在功能接口方面,模组开发商考虑更多的可能就是芯片的接口数量,功能支持等,比如GPIO功能口、SPI flash扩展口、I2C接口;其实这个很好理解,比如RTL8710这款物联网WiFi芯片,它的GPIO多达二十多个,支持多的输入输出设备,或是更多的外部连接或控制。

(2)优劣分析

除对芯片方案的市场需求进行分析外,模组开发商还需要考虑芯片的性价比与稳定性,以及原厂及供货渠道;一款好的产品就算各个方面都过硬,但是价格脱离市场高的离谱,那么**是没有人敢选择的。当然也不能单单只看价格,俗话说便宜没好货是非常有道理的。如果两款芯片方案优势差异比较明显,但是优势占优的芯片方案即使价格高一点也阻挡不了大家选择的。

说到芯片方案的稳定性,这个尤为关键。倘若是一款功耗高易引起发热而造成死机的芯片,你如何让产品开发商、消费者选择呢。当然发热可能是造成不稳定众多因素中的一种,如芯片厂商对软件代码的优化不到位,同样会引起上述问题。不同厂商或者不同品牌提供的芯片方案,可能是各有千秋,甚至是千差万别。

在芯片行业,大家似乎有一种共识,欧美芯片方案优先选择,接着是日韩,再者就是台湾,*后才选择大陆芯片方案,当然这是在芯片方案价格差异不大的前提之下。当然这样笼统的说是不太科学,但是参照意义还是有的。上述我们提到的模组芯片方案就是来自台湾厂商。

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