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電子元器件選型指南

發布時間:2019-09-17點擊量:631
電子元器件是電子系統的基礎部件,是能夠完成預定功能且不能再分割的電路基本單元。由于電子元器件的數量、品種眾多,因此它們的性能、可靠性等參數對整個電子產品的系統性能、可靠性、壽命周期等技術指標的影響極大。所以正確有效地選擇和使用電子元器件是提高電子產品可靠性水平的一項重要工作。電子元器件的可靠性分為固有可靠性和使用可靠性固有可靠性主要由設計和制造工作來保證,這是元器件生產廠的任務。但是國內外失效分析資料表明,有近一半的元器件失效并非由于元器件的固有可靠性不高,而是由于使用者對元器件的選擇不當或使用有誤造成的。因此為了保證電子產品的可靠性,就必須對電子元器件的選擇和應用加以嚴格控制。
 
一、元器件選型基本原則:
 
a)普遍性原則:所選的元器件要是被廣泛使用驗證過的,盡量少使用冷門、偏門芯片,減少開發風險。
 
b)高性價比原則:在功能、性能、使用率都相近的情況下,盡量選擇價格比較好的元器件,降低成本。
 
c)采購方便原則:盡量選擇容易買到、供貨周期短的元器件。
 
d)持續發展原則:盡量選擇在可預見的時間內不會停產的元器件。
 
e)可替代原則:盡量選擇pin to pin兼容芯片品牌比較多的元器件。
 
f)向上兼容原則:盡量選擇以前老產品用過的元器件。
 
g)資源節約原則:盡量用上元器件的全部功能和管腳。
 
 
 
芯片的選型過程是對各個維度考量的折衷。
 
二、全流程關注芯片屬性
 
1、我們在選型的時候,需要考慮試產的情況、同時需要考慮批量生產時的情況。
 
小批量采購的價格、供貨周期、樣片申請;同時需要關注,大批量之后的價格和供貨周期。有可能批量變大之后,供貨的價格沒有優勢、或者批量大了之后,產能不足。
 
另外,根據自己的實際采購情況,找對應的量級的供應商。例如,原廠往往不直接供貨,需要通過代理商。有些代理商的供貨量級都是有要求的。
 
之前,有一個選型,選擇了ST的STM32F427IGT6,原廠很給力幫忙申請樣片。但是在采購的過程中碰到的困難,雖然我們希望整盤采購,但是由于其代理商出貨量都有一定的要求,導致價格跟一開始通過原廠了解到的價格不一致。要高出很多。
 
同時由于整個行業使用該芯片的場景不是很多,所以導致淘寶價格非常貴,根本沒法接受。同時,有做芯片銷售的朋友說是由于無人機廠家大量使用,導致有人在炒這顆芯片的價格,所以導致很難買到。
 
2、關注器件本身的生命周期與產品生命周期的匹配
 
對于通信設備一般要求我們選用的器件要有5年以上的生命周期,并且有后續完整的產品發展路標。
 
我們的當時的一個新硬件平臺,產品規劃的時候是用于替代發貨量在百萬級單板數量的成熟平臺。由于切換周期比較長。新產品在完成開發后1~2年之后,才逐步上量。其中一個DSP電路板,外設存儲是SDRAM。正在產品準備鋪量的時候,鎂光等幾大 內存芯片廠家,宣布停產。導致產品剛上量,就大量囤積庫存芯片,并且尋找臺灣的小廠進行器件替代。
 
所以在器件選型的時候,充分體現了人無遠慮必有近憂。
 
3、除了考慮功能和實驗室環境,還需要考慮整個生命周期的場景。
 
三、具體選型,處理器選型
 
要選好一款處理器,要考慮的因素很多,不單單是純粹的硬件接口,還需要考慮相關的操作系統、配套的開發工具、仿真器,以及工程師微處理器的經驗和軟件支持情況等。
 
嵌入式微處理器選型的考慮因素
 
在產品開發中,作為核心芯片的微處理器,其自身的功能、性能、可靠性被寄予厚望,因為它的資源越豐富、自帶功能越強大,產品開發周期就越短,項目成功率就越高。但是,任何一款微處理器都不可能盡善盡美,滿足每個用戶的需要,所以這就涉及選型的問題。
 
(1)應用領域
 
一個產品的功能、性能一旦定制下來,其所在的應用領域也隨之確定。應用領域的確定將縮小選型的范圍,例如:工業控制領域產品的工作條件通常比較苛刻,因此對芯片的工作溫度通常是寬溫的,這樣就得選擇工業級的芯片,民用級的就被排除在外。目前,比較常見的應用領域分類有航天航空、通信、計算機、工業控制、醫療系統、消費電子、汽車電子等。
 
(2)自帶資源
 
經常會看到或聽到這樣的問題:主頻是多少?有無內置的以太網MAC?有多少個I/O口?自帶哪些接口?支持在線仿真嗎?是否支持OS,能支持哪些OS?是否有外部存儲接口?以上都涉及芯片資源的問題,微處理器自帶什么樣的資源是選型的一個重要考慮因素。芯片自帶資源越接近產品的需求,產品開發相對就越簡單。
 
(3)可擴展資源
 
硬件平臺要支持OS、RAM和ROM,對資源的要求就比較高。芯片一般都有內置RAM和ROM,但其容量一般都很小,內置512KB就算很大了,但是運行OS一般都是兆級以上。這就要求芯片可擴展存儲器。
 
(4)功 耗
 
單看功耗是一個較為抽象的名詞。低功耗的產品即節能又節財,甚至可以減少環境污染,還能增加可靠性,它有如此多的優點,因此低功耗也成了芯片選型時的一個重要指標。
 
(5)封 裝
 
常見的微處理器芯片封裝主要有QFP、BGA兩大類型。BGA類型的封裝焊接比較麻煩,一般的小公司都不會焊,但BGA封裝的芯片體積會小很多。如果產品對芯片體積要求不嚴格,選型時最好選擇QFP封裝。
 
(6)芯片的可延續性及技術的可繼承性
 
目前,產品更新換代的速度很快,所以在選型時要考慮芯片的可升級性。如果是同一廠家同一內核系列的芯片,其技術可繼承性就較好。應該考慮知名半導體公司,然后查詢其相關產品,再作出判斷。
 
(7)價格及供貨保證
 
芯片的價格和供貨也是必須考慮的因素。許多芯片目前處于試用階段(sampling),其價格和供貨就會處于不穩定狀態,所以選型時盡量選擇有量產的芯片。
 
(8)仿真器
 
仿真器是硬件和底層軟件調試時要用到的工具,開發初期如果沒有它基本上會寸步難行。選擇配套適合的仿真器,將會給開發帶來許多便利。對于已經有仿真器的人們,在選型過程中要考慮它是否支持所選的芯片。
 
(9)OS及開發工具
 
作為產品開發,在選型芯片時必須考慮其對軟件的支持情況,如支持什么樣的OS等。對于已有OS的人們,在選型過程中要考慮所選的芯片是否支持該OS,也可以反過來說,即這種OS是否支持該芯片。
 
(10)技術支持
 
現在的趨勢是買服務,也就是買技術支持。一個好的公司的技術支持能力相對比較有保證,所以選芯片時最好選擇知名的半導體公司。
 
另外,芯片的成熟度取決于用戶的使用規模及使用情況。選擇市面上使用較廣的芯片,將會有比較多的共享資源,給開發帶來許多便利。
 
這里再說一點,有些廠家善于做MCU的簡單應用,有的廠家善于做工控或者更復雜的MCU和CPU的應用,所以會各有優劣。
 
CPU按指令集架構體系分主流的有PowerPC、X86、MIPS、ARM四種,X86采用CISC指令集,POWERPC、MIPS、ARM采用RISC指令集,RISC的CPU多應用于嵌入式。
 
業界PowerPC主要用于網絡通信市場,X86重點在PC、服務器市場,MIPS的目標市場為網絡、通信等嵌入式應用以及數字消費類應用,ARM的目標市場為便攜及手持計算設備、多媒體、數字消費類產品。
 

高端處理器中x86架構雙核處理器和MIPS架構多核處理器業務定位不一樣,MIPS處理器容易實現多核和多線程運算,在進行數據平面報文轉發時表現出色,但單個處理器內核結構簡單,進行復雜運算和報文深度


處理時明顯不如x86和PowerPC。數據處理選用多核MIPS或NP,控制應用選用PowerPC或嵌入式x86。

 
ARM器件的業界生態環境比較好,有多家芯片供應商可以提供ARM器件,選型必須經過多家對比分析和競爭評性評估。
 
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