發布日期：2022-07-14 點擊率：52
今年的調查我們共收到了1,627份回復,其中有效回復數為1,383份。與以往基本相同,80%左右的參與者為正在從事電子系統開發的設計師；10%為工程管理人員；而其余的10%,則在從事測試工程、學術研究、行業服務/咨詢等工作。從領域分布來看,消費、通信、工控仍是電子工程師最為集中的行業,回復比例分別達到37%、29%和28%；從事醫療、科學和測試儀器/設備的工程師增長比例最為顯著,從過去三年的連續11%增長為今年的14%；從事計算機、汽車電子、網絡設備的人員數量基本持平,均為12%；而進行航空、航海和軍用電子設計的人員比例為7%,相比過去兩年增加了1個百分點。(圖1)
調查結果顯示,回復者平均擁有6年的設計經驗、過去一年參與的項目數在4-5個之間、全新項目及改進項目的比例分別為52%和43%、完成一個項目的平均時間小于7個月。16%的回復者表示當前項目從概念到實現完全依靠自己設計,國內/際并無相關產品,這個比例較去年上升了兩個百分點；與此同時,32%的回復者表示雖然國內/際已有相關產品,但目前所從事的項目卻依賴自己重新設計,該比例在過去三年均為29%。在談到對中國電子行業整體R&D能力和水平的看法時,幾乎所有受訪者都表示:從過往發展來看,中國電子工程師社群的能力和水平確實在不斷提高。不過他們同時指出,在很多領域,工程師仍長于跟蹤設計(核心/內部設計主要仿照國內外已有產品/系統的比例仍有32%),創新動力與能力還有待提高。
西安微電機研究所高級工程師張英則的回答相信能夠代表大多數人的意見:“中國電子工程師具備較強的學習與設計能力,但多數仍集中在對國外進口產品的應用及二次開發方面。對于最新的前沿技術缺乏深入研究,仍然處在模仿和改造階段。但是可喜的是,近兩年,國內在產品設計過程中更注重EMI/EMC、低噪聲、信號完整性等方面的設計,這對設計工程師也提出了更高和更全面的要求。”
張英則在這里還特別談到了對中國IC設計產業的寄予:“目前國內開發的產品所用集成電路很大比例是進口元件,尤其是產品的關鍵部分。在采購寬范圍、嚴要求條件的元器件方面受制于人,如大功率半導體器件,目前國內可采購到的產品均無法提供到-40℃的溫度范圍。從這方面來說,中國IC行業仍有很大增長空間。”
圖1:連續五年的回復人員比例。
在采訪中,一些受訪者認為缺乏經驗積累是導致產品性能及創新能力弱的根本原因。香港森寶電子研發中心總工林宏解釋道:“以手機為例,大家認為國外品牌比國產品牌好,正是因為前者在設計中積累了大量經驗。正常情況下,二者似乎沒有區別。手機信號覆蓋范圍為400米,如果正好在信號邊緣,也就是信號很弱時,國產手機會斷線或者出現噪聲。大品牌因為其機器本身噪聲小,能夠分辨弱信號,不會出現這個問題,但是國產手機卻很難做到,這與整個方案的設計有很大關系。”
不過,相信這種局面會隨著時間的推移而發生改變。本次活動我們發現,參加調查的工程師社群更具設計經驗。調查結果顯示:設計經驗在6-8年的工程師比例正在穩步增長,由2004年18%、2005年20%、2006年的不足23%,到今年的23%以上；與去年相比,有3-5年工作經驗的社群比例從55%降為50%,而9年以上的工程師比例則由23%上升為27%。這里特別感謝陪伴設計能力調查一同成長的工程師朋友,您連續數年的參與,幫助我們跟蹤了解到工程師社群最真實的變化,也保證了調查結果的可持續性。
除此之外,其他受訪者也提到了各自認為創新能力弱的原因所在:
1. 以總人口為基數,從事電子工程設計的人員比例低；
2. 高校培養人才最終在國內從事R&D的比例較低,很多人選擇了出國深造或從事技術支持；
3. 中國工程師在產品設計開發中更易受到成本和采購渠道的制約限制；
4. 項目決策人缺乏專業知識或對研發的認識不足。
本次調查的一大亮點,就是首次在本刊網站(即《電子工程專輯》網站)同步展開了“走進‘設計能力調查’,分享設計心路”的專題討論,并吸引了很多讀者的參與。在三個星期的時間內,點擊率突破1萬5千次。在撰寫調查報告時,我們特地總結了專題討論中工程師關心的幾個問題,并結合調查結果,在設計經驗達十年以上、至少連續兩年參加調查的工程師(多為技術主管)社群中進行了大量email和電話采訪。
對參考設計的依賴度呈兩極分化
今年的調查我們發現了這樣的趨勢,工程師對參考設計的依賴度正在呈兩極分化:一方面,表示可自行實現完整系統/產品設計和板極/模塊設計的比例,分別從去年的58%和33%上升到今年的64%和37%；選擇參考設計占項目中比重50%以上的工程師,也從2005年的51%、2006年的44%,降為今年不足42%。但是另一方面,使用參考設計的人群也有所增加,需要完全或部分使用外來方案的比例較去年增加了約4個百分點,達到30%以上,其中完全借助外來參考設計的仍有4%。
從當前發展來看,很多IC供應商,尤其是消費電子領域的IC供應商,正在積極進行從Provider到Partner的角色轉換,不僅滿足于向客戶提供“total solution”,而且根據客戶需求,根據產品實際需要提供性價比最高的“量身定做”方案。調查結果顯示,在所有系統設計方案(包括參考設計)中,來自IC供應商的比例最高,大約為41%,而來自IDH和分銷商的比例則分別為8%和5%。面對此情此景,一位網名為“浩歌暢飲”的網友在專題討論區中提出了這樣的疑問:已經有完整的解決方案,我們還需要進行設計嗎？整機企業工程師如何體現自己的設計能力？問題一經提出,引起了很多網友的關注,相信這也是他們在現實工作中遇到的困惑。
但是從大量跟貼網友的反饋以及采訪中我們了解到,截至目前,為客戶提供“量身定做”方案并非主流,IC公司提供參考設計的主要目的還是演示其目標應用方案的功能,最終產品的電源管理、人機接口、工業設計等,都是OEM設計工程師需要投入時間進行創新及差異化的地方,并非芯片公司力及之處。本次調查結果也顯示,當工程師面對一個系統設計方案(包括參考設計)時,他們中的55%會選擇重新設計部分軟硬件。(圖2)
圖2: 雖然使用參考設計的人群也有所增加,但是更多回復者表示他們會重新設計軟件和硬件部分。
此外,更有中國本土IC廠商“逆其道而行之”。作為中國移動多媒體芯片供應商,智多微電子首席技術官周汀就堅決表示,不會向客戶提供完整解決方案。“如果我們提供一個方案,而客戶都不用做其他工作時,那么這個產業鏈就會死掉。”周汀說。與大多數IC供應商不同,智多最新推出的智能手機平臺,并沒有走MTK等向客戶提供完整解決方案的老路,而是鼓勵手機設計公司與生產廠家最大化發揮創新才智,從而催生差異化方案。對此,其負責系統工程的高級副總裁呂金鑒指出:“MTK在功能手機市場的高峰已經過去了,人們對其方案已經到了幾乎厭煩的地步,同質化的低價競爭令許多廠家都感覺站在了懸崖邊上。他們需要平臺化差異化的產品。事實上,平臺化策略也是Nokia能夠將其他廠家遠遠甩在后面主要原因。”
“差異化是獲得更大利潤的良藥,”一位名為zeng_gj的網友表示,“通用的設計往往是充滿競爭的市場。有自己的特色才是長久之道。”重慶阿爾舍電子控制結束有限公司研發主管朱家林就此補充道:“所謂完整方案也僅僅是滿足常規或特定環境的方案,對于你自己所需要的產品并不會完全吻合,而且通常你需要把這個方案整合在你的特定系統中。”
作為IDH,林宏表示其所在團隊與OEM廠商合作過程中確實會出現包攬全部設計的現象:“我們會選擇大的客戶重點支持,對于小的客戶則直接給現成方案,并介紹一些外圍配套的供應商,后者只需要進行簡單的測試和組裝。”但他同時表示,其所在設計團隊不太會采用原廠的設計,因為總的來說原廠設計不會太多的考慮產品化問題。林宏任職的森寶電子研發中心以前曾是三星的SD,也就是方案供應商,不過現在也提供三星以外的其他解決方案,并與很多知名的IC廠商保持著緊密聯系。“原廠設計不太會考慮成本,為了實現方便,他們常會沿用以前的成熟電路,比如電源、外圍的音頻處理等。”林宏解釋道,“我們做的是消費類產品,第一看性能,第二看成本,這不符合我們的成本原則。”
如此看來,現實的產業現狀應該還遠沒有“浩歌暢飲”提到的那么令人擔憂。
什么是最受工程師熱捧的新興技術？
2007年設計能力調查新增了一個選項:在未來兩年內,您所在的團隊可能開展的設計項目會與哪些先進技術相關？
調查結果基本符合我們之前的預測,觸摸屏、先進無線PAN、數字電源、高速互聯、多核處理器名列前五名,當然,由于所處行業不同,通信、網絡、消費、計算機、工控等領域的工程師對上述技術的側重點會有所不同(圖3)；最大化系統性能、平衡性能-效率組件,從而滿足系統逐漸增加的復雜度及苛刻的功能需求,使得65nm FPGA受到了工程師青睞,排名第六；鑒于使用領域有限,超3G、混合動力/新能源只排到第7、8位,但是從圖3我們依然可以看到通信及汽車領域工程師對其的追捧；GPON在此次調查中排名最后,僅為3%。雖然有12%從事網絡設計的工程師表示正在關注該技術,但很明顯,短期內還很難在中國市場看到其大規模商用的身影。
圖3: 不同領域對不同先進技術的推崇程度
正如林宏所言:“新技術跟市場的成熟度有關系,達到一定的成熟度,自然而然就會有新的應用點出來。”由此可見,上述位居前列的新技術,雖然技術概念早已成形,但真正的大規模商用才剛剛展開。在前五大技術中,包括wireless USB、UWB、高速藍牙在內的先進無線PAN、包括PCIe、RapidIO在內的高速互聯以及多核處理器的發展近況及未來預測,已經多次在《電子工程專輯》中出現,所以本次采訪,我們特意將目光瞄準了iPhone帶來的觸摸屏熱潮以及一直都是“雷聲大,雨點小”的數字電源技術。
從大量國產手機到便攜設備、從游戲機到KTV點歌、從筆記本電腦到洗衣機、從公用信息查詢到金融交易平臺,以及工控和醫療電子設備,觸摸屏已經越來越多地出現在我們的身邊。眾所周知,觸摸屏技術最為常見的是電阻式和電容式方案,而且前者已經非常成熟,前面我們提到的系統就多采用電阻式技術(最為常見的是4線電阻式方案)。但是,iPhone的全球浪潮卻再次點燃了人們對觸摸屏技術的熱情,而且使行業迅速刮起一股電容觸摸屏風。目前,繼蘋果公司發布iPhone之后,包括韓國LG電子、中國臺灣宏達等在內的廠商也先后推出了“類iPhone”的觸摸屏智能手機。英國高技術市場研究機構Strategy Analysis發布預測:到2010年,類似iPhone那樣的觸摸屏手機將占據全球手機市場高達12%的比例。
下降的成本、廣泛的應用領域以及簡單的操作,都是張英則所在團隊選擇觸摸屏的原因。“之前我們的產品就是簡單的機械按鍵+液晶顯示屏,但是現在已經開始選用臺灣廠商提供的觸摸屏了。”張英則表示。“成本完全可以接受,而且不會增加系統復雜度,使用非常簡單,只要在設計時注意接口,基本不會出現什么問題。”
“目前市場上大多數超聲波檢測儀也都采用了TFT液晶屏+按鍵的方法,說實話,由于儀器的目標使用者所在環境常常導致其手上粘有油污,可能會滲透到屏幕內,影響屏幕顯示效果并降低壽命,所以我們之前的產品一直都沒有采用觸摸屏。”廣東汕頭超聲電子股份有限公司工程師林廣峰介紹道,“但是,現在客戶提出了要求,我們的一款新產品也正在考慮使用該技術。我們提供的產品均是數字化儀器,內部采用程序控制(菜單操作),使用觸摸屏可以帶來較按鍵更為簡便的操作。”
但是現在最令林廣峰頭疼的,卻是觸摸屏技術方案的選擇。“剛才提到了,我們的產品對惡劣環境的適應性有很高要求,而且需要抵抗零下20度甚至更低溫度的影響,因此無法使用市場上廣為流行的電阻和電容式方案。”林廣峰解釋道,“目前能滿足要求的是紅外和表面聲波技術(注:紅外觸摸屏對環境的要求很低,溫度范圍在-41度到70度；表面聲波觸摸屏的操作溫度在-20度到50度,能夠適應惡劣環境,防油防污。)但現在利用紅外技術的都是大屏幕,我們的屏幕比較小；而表明聲波的供應商則太少,所以截止目前都還沒有聯系到合適的廠家。”
除了觸摸屏,林廣峰特別補充道:“現在我們的接口多用PCI,但是隨著檢測儀器速度越來越快,功能越來越多,我們也會考慮使用LVDS、PCIe等。此外,超聲波檢測儀進行發射、數據處理、顯示的時間要求非常短,處理的頻率比較高,也會考慮采用多核技術。”
數字電源是近年來在各大媒體頻頻出現的字眼,雖然迄今還未看到真正的大規模商用,但是伴隨著在高端產品中的頻頻出現,數字電源正在漸行漸進。從圖3可以看到,航空、航海和軍用電子領域工程師對數字電源的關注度最高,達到40%。
“常見的有關數字電源的定義可以簡單分為兩類:較多人把簡單的監控和采樣等數字化后的電源稱為數字電源,這類廠家宣稱數字電源的使用不要求最終用戶做任何改變和新的設計；另一種是可以進行通信,并能通過數字總線進行配置的電源。”上海航空電氣有限公司設計主任岳三華表示,“我贊成的定義是:數字電源是數字化控制的電源產品,它能提供管理和監控功能,并延伸到對整個回路的控制。從這個定義上看:現在的通信電源系統符合上述特征。如果客戶的系統越復雜,需要越多的功能,就越需要數字電源。在數據通信設備中,電源系統需要對各種參數進行測量、控制和監控,而這些功能是模擬電源所不能實現的。”
上海航空電子有限公司目前正在從事軍用產品的開發,而數字電源正是其今后發展的方向。岳三華以飛機上的機載設備為例向我們介紹:“以往的配電方式使駕駛艙擁擠凌亂,用手管理負載(一個開關對應一個負載)也加大了駕駛員的負擔。新一代飛機的研制,如果采用數字電源,對電源引進智能的管理和控制(如負載的電壓電流測量和故障情況的處理),可以大幅度減輕配電系統重量、優化匯流排鋪設、保證供電質量,提高系統工作的可靠性。由此可見,飛機上整個電源系統屬于更新換代,除了發電機以外的很多配套廠商的產品,都將發生很大變化,部分廠家會出局。”
“當產品中開始使用數字電源后,整個產品概念都將發生變化。”岳三華斬釘截鐵地說。
工程師在降低成本中扮演更重要的角色
從表1可以看到,與去年相比,工程師自行決定以及向項目主管推薦元器件的比例增加了大約4個百分點,為67%；與之相對應的是,與采購部分一起決定或負責向采購部分推薦的回復比例則降低了4個百分點,工工程師在降低整體系統成本中的作用日益重要。
表1:在設計項目的IC元器件選擇決策中,設計工程師所擔任的角色。
“元器件的選擇只是其中一個方面,” 張英則表示,“工程師主要在產品設計階段從設計上保證產品成本的降低,除了元器件的選擇,還主要表現在產品原理設計、結構設計、功耗設計、可靠性設計等方面。此外,在產品材料、人工調試、裝配費用等方面也起著積極的作用。”朱家林對此表示認同:“工程師在降低成本上的作用是明顯的,降低成本的一些方法需要以工程師為主,一些方法需要工程師參與。”
產品設計中,成本的考量應當與功能要求并行。“因此,工程師應主動地了解與產品相關的成本內容,像重視自身技術積淀一樣,重視成本信息的積淀。”深圳市眾為興數控技術有限公司工程師蔣濤表示。
在《電子工程專輯》網站專題討論區中,網名為“foretek”的網友對工程師應該注意到的成本環節進行了總結:
1. 元器件成本:掌握批量元件價格,選擇元器件時,不是最先進的最好,而是能滿足要求成本最低的最好；
2. 組裝生產成本:了解生產工藝,如線路板單面還是雙面組裝,有些器件,如繼電器、連接器,可用機器插裝的類型要貴些,而用人工插裝費時,設計工程師要在里面找平衡。與生產工程師配合,了解組裝工人的每小時工資成本,增添組裝設備的成本及成本回收；
3. 測試調試成本:有些產品出廠需要校對,以前多用外加基準源,用電位器人工校對,現常見用軟件方法校對,將修正值存入EEPROM可免去人工校對。隨著元件成本降低、人工成本升高,還可將基準源做在產品中,以免去校對這一環節；
“降低產品成本中,除了要降低每一環節的成本外,還要考慮到各環節的成本互相制約,所以降低成本也是一個綜合的過程,其目標是降低總成本。”foretek補充道。
此外,不少受訪者認為工程師必須樹立產品化概念。“很多工程師只是為了設計一個產品而進行設計,而不是為了設計一個能夠上市的產品。”林宏解釋道,“做設計的時候,應該最先進行方案設計,考慮整個設計架構；在不降低產品可靠性和穩定性的情況下,對器件進行多次選擇；選擇完之后再進行設計。這期間可能會從各個廠家要評估板回來進行評估,這一步非常關鍵,以防設計出來的產品性能與指標上說明的不相符合。”此外,平時要多注重信息搜集和積累,在必要的時候進行選擇。由于不同供應商提供的芯片集成度不同,所以要進行整體把握,在開始設計的時候進行考慮,平衡性能和價格也非常重要。
而一位名為“路遙”的網友更是在討論區中提醒工程師要關心設計周期、生產周期等無形成本。“一談到降低成本,大多數人往往想到的是有形成本,即如何降低采購成本。但降低采購成本是一把雙刃劍,很可能會導致質量問題,最終導致產品可靠性的降低。我覺得人們應該更多的關心無形成本,因為它們有時不能直接顯現出來的,所以往往容易被人們忽視。”
