“搞嵌入式硬件这么复杂，技术要求那么高，工资是不是很不错？”，这是一个老生常谈的话题了。


有一定社会阅历和工作经验的工程师都知道，嵌入式硬件开发是一项非常复杂且繁琐的工作，我个人觉得硬件设计比嵌入式软件设计，更难更复杂。


这里展开一段简单的历史，其实在十几二十年前，我们很少听说嵌入式软件或者硬件的岗位，基本上都统称为“电子工程师”，也就是从事这个岗位的人员，硬件和软件的知识技能都要有所掌握。


刚刚成为社会牛马的前两年，我在深圳一家电子产品公司从事工程师助理一职，也就是啥活都要干，比如：硬件画板，备料焊接，编写代码，调试样机，测试整改，结构对接，生产指导，售后维修，出差到客户现场挨批，等等。




正是这一段牛马经历，我完整地体会到了电子产品背后一整套设计与生产流程，一款表面上看似简单的硬件产品，其背后涉及到非常多的流程与环节，并且每个环节都有对应的精细化分工岗位。


嵌软工程师主要的工作内容，基本上是coding、写bug、写技术文档。


而硬件工程师的职责就比较多了，包括：原理图设计，PCB-Layout，物料采购，样机制作，测试验证，结构对接，合规认证，生产导入，等等。


每一项工作都复杂且繁琐，特别是在生产型企业里面从事硬件研发工作，必须遵循企业内部已有的流程且不容出错，因为做硬件，出错后的整改成本实在太大了！（吃亏所花出去的钱，都是沉甸甸的学费！）



原理图设计


原理图设计是硬件研发最靠前的实施阶段，它是后续大部分工作的前提和依据，所以，原理图的设计和评审非常非常重要，原理一旦出错就会牵一发而动全身，甚至有可能，活白干了！


根据客户需求设计出合格的原理图，需要工程师掌握一系列技能，比如：物料选型、原理图库设计、模块复用设计、数字/模拟电路设计、电路仿真、芯片Pin Map设计，等等。



PCB-Layout


PCB-Layout 是在原理图评审通过之后开展的，目的是把原理图转换为电路板图纸的形式，要在电路板图纸上面把元器件用一条条线路连接起来（俗称：拉线布线）。


我觉得PCB-Layout是一项表面看上去简单，但实际上内里大有学问的工作，有些公司甚至会专门设立【PCB-Layout工程师】一职，只做PCB布线和外发打样，不参与其他硬件研发工作。



在这里，我还想详细地展开描述一下，PCB-Layout其实是一项“经验+规范+仿真”并重的工程活动，这项活动要求工程师必须掌握以下6大技能：


①熟练操作EDA设计工具、②叠层与阻抗设计、③信号完整性（SI）和电源完整性（PI）、④电磁兼容EMC/EMI规则、⑤可制造性（DFM）和可测试性（DFT）设计、⑥供应链与版本协调。


举个例子，第③点电源与信号完整性是电子系统可靠性的“双支柱”，前者保障“供电稳定”，后者保障“信号准确”，这两者是确保电路稳定运行的核心指标。


PCB-Layout工程师可以通过合理地选择和应用各种PCB设计工艺，来有效降低电源噪声和减少信号干扰，从而优化信号的传输质量。


比如，要确保电源稳定噪声少，可以采用“独立电源平面和接地平面设计工艺”、“电源分隔与隔离工艺”、“去耦电容布局与焊接工艺”、“铜皮加厚与散热工艺”。


再比如，要保证信号完整不失真，可以采用“阻抗控制布线工艺”、“差分信号布线工艺”、“信号分层与隔离工艺”、“信号回流路径优化工艺”、“终端匹配工艺”。


也可以在布线的时候采用一些综合保障工艺来确保电源稳定和信号完整，比如：PCB叠层优化、盘中孔、沉金，等等。


PCB-Layout 完成并且审核无误之后，就可以导出PCB的生产制造文件，外发到板厂进行打样了，这里可以选择嘉立创，主要是打样成本非常低，能省不少钱。


（顺带提一下，嘉立创现在1~6层板都可以领免费打样券，高多层PCB的打样成本也非常低，免费使用盘中孔，6~32层板沉金免费加厚至2u"，这些举措在保证PCB电路稳定性的同时，能够大大降低企业的研发和生产成本。）


PCB相关的学问足以写一本书，推荐这本《从设计到量产-电子工程师PCB智造实战指南》，感兴趣的工程师可以点击以下链接了解。


嘉立创推出PCB新书：50万字实战干货，从设计到生产少踩坑



物料采购和样机制作


在PCB打板期间，硬件工程师就可以进行物料采购了，板厂制造PCB一般需要好几天时间，在这期间准备测试样机的物料，等PCB板子到位后，就可以进行PCBA样机制作了。


物料采购也是一个技术活，公司如果有强大的供应链，那可以很容易找到合格的物料，但有些小公司，只能通过零售渠道去购买物料，物料的质量会直接影响到首版PCBA样机的稳定性和可靠性，有时候很多问题都是因为物料不合格而引起的。



测试验证和结构对接


样机制作完成之后，硬件工程师就可以进行测试验证和整改了，测试验证的过程会涉及方方面面，主要是硬件相关的测试，比如：电气性能、可靠性、电磁兼容、等等。


首版的PCBA制作出来后，就可以跟结构的3D模具进行对接了，这个阶段通常会称作T0样机，T0样机很重要，它可以发现电路板和结构上很多设计不足的地方，嵌软此刻也完成一部分开发了，也可以参与到样机测试环节里面去了。



工程师们会把T0样机发现的问题进行整理，然后沟通看看这些问题是在电路解决、固件解决、还是结构解决比较合理，这时候一般会开始计划进行T1样机制作，有时甚至会进行T2样机制作。


合规认证和生产导入


经过多轮样机制作和测试验证，硬件产品该整改的问题都基本上处理完了，已经可以达到合规认证的状态，对于不同市场要求的产品，一般都会外发到第三方认证机构进行认证，认证通过后会贴上对应的认证标签。


如果认证不通过，硬件工程师还需要根据第三方认证机构提出的建议进行硬件整改，以达到认证要求。


以上所有工作都完成后，就可以进行生产对接和导入了，但其实生产对接工作在硬件研发阶段就已经介入展开，这里指的生产导入，是把生产资料进一步导入到生产流程系统里面，以便制造部的同事进行硬件小批量试产。


在小批量试产阶段，还极有可能发现一些细节问题需要整改，这些都是小修小改的工作，但硬件工程师也不能忽视，因为有可能一个小失误，就可能造成大货生产时的出现巨大的错误。



从以上的工作内容可以看出，硬件工程师需要高度参与到整个研发与生产活动里面，而且需要对接的部门人员非常多，每个环节都不允许出现纰漏，这对硬件工程师的要求是非常非常高的。


但是，纵观整个人力资源市场的薪资情况，硬件工程师的平均薪资水平似乎比不上软件工程师，这会给很多人造成一种刻板印象，硬件工程师就是一个苦x岗位，钱少破事多。


但其实，硬件工程师是一个高度依赖工作经验的岗位，对比起软件岗位的流动性和不确定性，硬件工程师似乎随着年龄和经验的增长，越老越吃香，岗位也相对稳定很多。


如果是你，你会选择从事软件编程，还是嵌入式硬件设计？欢迎一起探讨~

嘉立创PCB

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