硬件十万个为什么：开发流程篇

　　本书是作者多年硬件设计开发经验的积累和总结，介绍了一套完整的硬件开发流程，书中内容有理论、有实践。主要内容包括：立项、需求分析、系统设计、详细参数设计、测试、维护和团队分工合作整个硬件生命周期所有关键节点的内容，把所有的关键节点有序组织起来，高效、高质量地完成硬件开发工作。 本书适用于广大硬件设计工程师和项目经理阅读，能够有效指导硬件工程师的工作。本书也适用于广大电子工程相关专业的本科学生阅读，便于广大学生在校阶段掌握硬件可靠性设计的理论和方法。 特别说明：由于作者变更署名顺序，重新申报选题，原来的“硬件十万个为什么（开发流程篇）”选题终止。

　　王玉皞：教授，博士生导师，IET Fellow，IEEE Senior Member，教育部首批创新创业导师，江西省嵌入式系统工程研究中心主任，南昌大学人工智能工业研究院院长，上饶师范学院副院长。 付世勇：“硬件十万个为什么”技术总监，曾任华为硬件系统工程师，PoE技术领域专家，作为IEEE委员全程参与了IEEE802.3bt标准（大功率PoE标准）的制定。 毛宇菲：硬件工程师出身后转型为流程管理、研发管理等工作，参与过多家科技制造类企业的产品管理体系优化、流程优化项目，有丰富的产品管理体系设计、流程设计和变革管理的经验。 朱晓明：“硬件十万个为什么”创始人，拥有约20万硬件工程师粉丝。曾任华为硬件经理、维护经理、产品经理、产品规划师、系统设计师。 华睿：华为13年硬件项目开发和团队管理经验，主导过多类硬件产品，包括框式复杂硬件产品、盒式海量发货硬件产品、无线接入硬件产品的开发工作 蒋修国：是德科技（中国）有限公司大中华区技术支持经理，拥有10年以上高速产品设计经验。 储文昌：阿里巴巴高级产品专家，曾任职于中兴、华为、埃森哲等企业。 赵宇翔：一级建造师、注册造价工程师，有多年建筑业从业经历。 张洪波：中国电子科技集团公司第三十四研究所副部长，主管产品开发、项目管理、产品销售等工作。

第1章
硬件开发流程概述………………………………………………1
第2章
立项………………………………………………………………6
2.1 工程师为什么要关注立项 ………………7
2.1.1 知其然，更要知其所以然 ………7
2.1.2 从硬件工程师成长为硬件产品
经理 ……………………………8
2.2 技术先进≠商业成功 ……………………8
2.3 硬件产品立项的核心内容 ……………10
2.3.1 第一步：市场趋势判断 ………10
2.3.2 第二步：竞争对手分析 ………12
2.3.3 第三步：客户分析 ……………16
2.3.4 第四步：产品定义 ……………18
2.3.5 第五步：开发执行策略 ………21
2.4 如何进行立项评审？ …………………23
2.4.1 立项沟通不充分会带来的
问题……………………………23
2.4.2 让大家都参与到立项评审中发表
意见……………………………24
2.5 立项的三重境界 ………………………25
第3章
需求 ……………………………………………………………28
3.1 需求的概念 ……………………………29
3.2 需求的收集 ……………………………31
3.3 需求的有效传递与度量 ………………35
3.4 需求的合法合规性审查 ………………36
3.4.1 项目需求的合法性审查 ………36
3.4.2 委托研发项目的法律问题 ……36
3.4.3 项目实施过程中的知识产权
问题……………………………37
3.5 需求技术评审 …………………………38
第4章
计划 ……………………………………………………………40
4.1 计划是项目执行的节拍器 ……………42
4.2 里程碑点、分层计划、关键路径 ………43
4.3 定计划、勤跟踪、要闭环 ………………46
4.4 范围管理 ………………………………48
4.5 变更管理 ………………………………51
第5章
总体设计 ………………………………………………………55
5.1 总体设计概述 …………………………56
5.2 需求转化为规格 ………………………57
5.3 硬件架构设计 …………………………62
5.4 硬件可行性分析 ………………………66
5.4.1 硬件方案评估 …………………66
5.4.2 器件选型和性能评估 …………71
5.4.3 预布局、结构设计、热设计 ……76
5.4.4 SI前仿真 ………………………82
5.4.5 硬件成本管理 …………………86
5.5 总体设计方案细化 ……………………92
5.5.1 硬件逻辑框图 …………………93
5.5.2 硬件专题分析 …………………94
5.5.3 硬件共用基础模块设计 ………99
5.5.4 硬件DFX设计 ………………101
5.5.5 专利布局 ……………………107
第6章
详细设计 ……………………………………………………114
6.1 硬件详细设计…………………………115
6.1.1
为什么要写详细设计文档 …115
6.1.2 详细设计文档的概述 ………116
6.1.3 详细设计文档的设计入口 …117
6.1.4 EMC、ESD、防护及安规
设计 …………………………119
6.2 原理图绘制 …………………………120
6.2.1 原理图和PCB绘制工具 ……121
6.2.2 原理图绘制规范 ……………121
6.3 原理图审查 …………………………124
6.4 归一化 ………………………………127
6.5 软硬件接口文档设计 ………………131
6.6 FMEA分析 …………………………133
6.7 PCB工程需求表单 …………………138
6.8 PCB详细设计 ………………………138
6.8.1 PCB布局和布线设计 ………139
6.8.2 SI后仿真 ……………………146
6.9 PCB审查 ……………………………147
6.9.1 布局阶段注意事项 …………147
6.9.2 布线注意事项 ………………148
6.9.3 接地处理 ……………………149
第7章
硬件测试 ……………………………………………………152
7.1 硬件调试 ……………………………153
7.1.1
电路检查 ……………………153
7.1.2 电源调试 ……………………154
7.1.3 时钟调试 ……………………154
7.1.4 主芯片及外围小系统调试 …155
7.1.5 存储器件和串口外设调试 …155
7.1.6 其他功能模块调试 …………155
7.2 白盒测试 ……………………………156
7.2.1 基本性能测试 ………………156
7.2.2 信号完整性测试 ……………159
7.3 功能测试 ……………………………164
7.3.1 整机规格测试 ………………164
7.3.2 整机试装测试 ………………166
7.3.3 DFX测试 ……………………167
7.4 专业实验 ……………………………170
7.4.1 EMC测试 ……………………170
7.4.2 安规测试 ……………………173
7.4.3 HALT测试 …………………175
7.4.4 HASS测试 …………………180
7.5 长期可靠性测试 ……………………182
7.5.1 环境测试 ……………………182
7.6 量产可靠性测试 ……………………185
7.6.1 生产小批量测试 ……………185
7.6.2 装备测试 ……………………185
7.6.3 器件一致性测试 ……………186
7.6.4 工艺规程和单板维修技术
说明 …………………………187
第8章
硬件维护 ……………………………………………………188
8.1 转维审查 ……………………………189
8.2 可维护性和可靠性验收 ……………190
8.3 可供应性保障 ………………………191
8.4 直通率 ………………………………192
8.5 认证管理 ……………………………195
8.6 产品变更管理（PCN）………………197
8.7 生命周期管理 ………………………199
8.8 故障返还件维修 ……………………201
8.9 现网质量保障 ………………………203
8.9.1 问题攻关 ……………………203
8.9.2 质量回溯 ……………………206
8.10 DFX需求建设 ……………………210
第9章
团队建设 ……………………………………………………212
9.1 白板讲解 ……………………………213
9.2 兄弟文化 ……………………………215
9.3 绩效管理 ……………………………216
9.4 新员工培养 …………………………223
9.5 思想导师 ……………………………228
9.6 问题跟踪 ……………………………230
第10章
流程与研发管理 ……………………………………………234
10.1 IPD在华为为什么能成功？ ………235
10.2 流程到底是什么？ …………………236
10.3 流程的价值在哪里？ ………………237
10.4 流程的基本要素 ……………………240
10.5 流程管理怎么管？ …………………244
10.6 流程不是万能的 ……………………252
10.7 流程的核心方法论 …………………254