浅析华为的元器件选型

tend

对于整机厂商而言，尤其是规模比较大的终端产品生产厂家（例如华为），对于选择电子元器件，都有相应的“选型规范”。原因很简单，就拿手机来说，一部手机需要上千颗元器件，若一颗料出现问题就会影响整个产线，因此规范似乎不可缺少。
' [3 T' s3 Q0 Q7 C" ^
. A3 M1 A# q; [6 H  {+ \  `1 k
& D/ {* R& n7 `5 V2 B但关于公司的“选型规范”，华为内部有人这么说：
, d* F# x1 p) }1 p( K9 Z
我进入华为时，整个公司都在“规范”运动，什么都写规范，人人都写规范，任职、绩效、技术等级都看规范（大公司用KPI来引导，容易搞成“运动”）。当时按照器件种类，很多人写了各种器件选型规范。所以原理图评审时，听到最多的就是“规范就是这样写的”。
! M4 e7 x! {; [
# ?: f3 w  D/ P+ }- K: o- Q“选型规范”可能存在的问题
. Q, Z* s& _( h5 d( F& f) W1 P% r  R+ k
首先，写规范的人是否精专？书写是否细致？如果出现错误那就更是害人了。

其次，规范有时会抑制开发人的思维。什么都按照规范来，不一定适合实际的设计场景。例如我需要低成本设计，但是规范强调的是高质量，就可能会不适用。
$ H( s+ H( K: M* W( a" A

再次，有规范也会导致部分开发人员不思考。例如晶振要求在50MHz以上，放pF级的电容进行电源滤波，而低于50MHz的不用。大家都不想也不知道为什么；再例如网口变压器防护，室内室外，按照各种EMC标准的设计要求，直接照着画就可以，但很少有人想为什么，也不知道测试结果怎样，等实际碰到困难时就抓瞎。
, s3 Z" u  O" e& p$ ~2 z# ^- ~3 M$ ]
* }% u; p+ y6 q- K* ]. Q规范的确在有的时候提高了工作效率和产品质量，但工具越发达，可能人就越退化。
( U, Y8 C4 q4 u- n1 I* h' r% R
4 L2 z: p- L1 M最后，由于发展太快，部分器件的选型不适合写规范，因为存在较强的迟滞性。

' V# z. G# t2 w0 @$ D: R
虽然有缺点，但不可否认规范是一个非常有用的手段，是大量理论分析+经验积累+实践数据的精华。当时我看得最多的规范就是《器件选型的降额规范》，这是基于大量试验和实际案例总结出来东西。
, G* E* l1 J* n3 `$ i- I
例如：规定选用铝电解电容的时候，需要考虑稳态的工作电压低于额定耐压90%；而钽电容，稳态的降额要求在50%；而陶瓷电容，稳态的降额要求在85%；因为这里考虑了一些器件的实效模式、最恶劣环境（高温、低温、最大功耗），稳态功率和瞬态功率的差异等因素。
# D3 S8 n, y( u5 ]
' C! m& u  d: k( b' K6 e器件选型要考虑的因素
) F# N4 h& Z% D; D7 O
" h3 N9 X4 i+ p+ p在华为的PDM系统上，器件都有一个优选等级“优选”“非优选”“禁选”“终端专用”等几个类别。工程师可以根据这个优选等级来直观的感受到器件是否优选。那么器件的优选等级，是考虑了哪些因素呢？

1.可供应性
) b+ R( _( M. ]% n% B: B4 k特别是华为这样厂家，有大量发货的产品。慎选生命周期处于衰落的器件，禁止选用停产的器件。我2005年时曾设计过一个电路，设计的时候就是拷贝别人的电路，结果加工的时候发现器件根本买不着，由于器件停产了，只能在电子市场买翻新的器件。


对于关键器件，至少有两个品牌的型号可以互相替代，有的还要考虑方案级替代。这点很重要，如果是独家供货的产品，是需要层层汇报，决策，评估风险的。
4 p& L% f3 p" W. w! `
0 d8 Q5 {, U% n' Z2 {# {6 ~2 e2.可靠性
5 D' M+ j' v2 I: i& G& V% L) e! g4 V散热：功率器件优先选用RjA热阻小，Tj结温更大的封装型号；处理器选型，在性能满足的情况下，尽量选择功耗更小的器件。但是如果是Intel这样垄断的器件，你也只有忍受，加散热器，加风扇。
1 i+ [7 g2 y( z. \4 @2 H9 o" ]
ESD：所选元器件抗静电能力至少达到250V。对于特殊的器件如：射频器件，抗ESD能力至少100V，并要求设计做防静电措施（注：华为是严格要求，禁止裸手拿板的。我本来也不理解，后来我带团队之后，发现兄弟们花大量的时间在维修单板；我们的团队就非常严格要求这一点，看似降低效率，其实还是提高效率的。至少不用总怀疑器件被静电打坏了）。所选元器件考虑更高的湿敏等级。
. R3 W# f- {& S. o% T
* [' m8 C( |; x: l5 U  i1 ]0 q
+ U' Q8 Q1 }' f$ A$ }6 u/ J6 N. p安全：使用的材料要求满足抗静电、阻燃、防锈蚀、抗氧化以及安规等要求。

失效率：避免失效率高的器件，例如标贴的拨码开关。尽量不要选择裸Die的器件，容易开裂。不要选择玻璃封装的器件。大封装的陶瓷电容不要选择。

7 d' \" P# x5 `' ^( R失效模式：需要考虑一些器件的失效模式是，开路还是断路，会造成什么后果，都需要评估。这也是钽电容慎选的一个重要原因。
( F( i5 q) L2 N1 u* a! {
3.可生产性
, f+ ^6 L9 K5 N5 y5 _  H4 n不选用封装尺寸小于0402的器件。 尽量选择表贴器件，只做一次回流焊就完成焊接，不需要进行波峰焊。部分插件器件不可避免选用的话，需要考虑能否采用通孔回流焊的工艺完成焊接，减少焊接的工序和成本。
6 B/ l2 x: f6 [8 k
4.环保
( X) t% F' S5 y$ J2 y! v由于华为大量的产品是发往欧洲的，所以环保的要求也比较严格。由于欧盟提出无铅化要求，曾经整个公司的几乎所有的硬件工程师都在做无铅化的整改。

5.考虑归一化
. y2 a6 ?: q* j4 o: \例如某产品已经选用了这个器件，并且在大量出货的时候，往往有时这个器件的选型并不是很适合，也会选择，因为不但可以通过数量的增多来重新谈成本，还因为经过了大批量验证之后可以放心选用。这也是倾向于选用成熟期的器件而慎选导入期和衰落期的原因。
9 l7 y1 O, j/ p6 v: M
3 ]4 t4 e( X+ A* i6.行业管理
7 f/ s6 @2 q8 E+ {某大类，例如：电源、时钟、处理器、内存、Flash等等都是有专门的人做整个公司的使用的规划和协调，提前进行市场调研，分析，编写规范。他们会参与到新器件的选型上来。

7.器件部门
5 c4 A7 p1 N8 b专门有器件部门的同事，会分析器件的失效原因，可靠性分析，拍摄器件的X光，评估器件寿命等等工作。

8.成本
如果在上述因素都不是致命的情况下——上述的因素都是浮云，紧盯第八条。

plug

我进入华为时，整个公司都在“规范”运动，什么都写规范，人人都写规范，任职、绩效、技术等级都看规范（大公司用KPI来引导，容易搞成“运动”）。当时按照器件种类，很多人写了各种器件选型规范。所以原理图评审时，听到最多的就是“规范就是这样写的”。