2025年了各位工程师老铁,2024的年终奖能拿多少?回想一下自己,从事电子开发已经13个年头,却还一直还停留在资深菜鸟水平。
那一年刚上大三,我看完了“郭天祥新概念51单片机”里面的那封“鼓励信”,脑子就像打了鸡血一样,还有“杜洋Studio”,总是做一些有趣的电子设计来吸引我,于是,我从此掉进了电子开发的坑。
当年用来入门学习的那一块 C51 开发板,早就已经布满了岁月生锈的痕迹,为了从 C51 过渡到 STM32,我还买了正点原子的 Mini-STM32 ,啃寄存器学习那个苦,至今难忘。
(岁月生锈的痕迹)
单片机入门后,我在2015年开始学习嵌入式Linux开发,当时是用天嵌科技的TQ2440开发板,把韦东山老师的一二三期视频都过了一遍,现在嵌入式Linux入门都改用 NXP 的 i.MX6ULL 了,网上可以找到一大堆入门资料。
曾经阅板无数的我,有着十多年丰富的点灯经验,并且还熟练掌握各类 MCU/MPU/SoC/Wi-Fi/BLE 芯片的开发环境搭建
可能是因为有过几年产品经理的工作经历,我除了会关注开发板的硬件资源和配套资料之外,还会不自觉地关注板子本身的设计美感(颜值)。
对比起十几年前,我观察到现在很多 To C 开发板的设计趋势就是:从“大而全”逐渐过渡到“小而美”,板子越做越小,接口越做越丰富!
不知道各位工程师老铁有没有一种感觉:每当看到一款高颜值开发板的时候,总会有一种想把它“搞到手”的冲动。(反正我是有)
(感谢每一位PCB Layout工程师,为了在狭小的空间里面塞下尽可能多的元器件,贡献了不少头发,每平方厘米的PCB上面,都写满了工程师的苦与泪。)
我们不妨从 C 端产品设计的角度来分析一下,为啥现在很多开发板厂家,都喜欢把板子做成“小而美”的形式?
1、节约成本
我们都知道,很多开发板使用者有时候只是想验证某个功能模块,验证出结果之后开发板就放一边了,这样会造成其他没用到硬件模块极大的浪费。
而如果把开发板做成“小而美”的形式,不仅可以最大程度地降低开发板厂家的生产成本,还可以为很多开发板使用者节约学习费用,一举两得!
2、简洁大方
野生钢铁侠稚晖君,把“小而美”的产品设计理念玩到极致,有时候产品设计得太复杂,对用户来说也是一种累赘和负担。
现在年轻人不仅追求开发板的配套资料要全面而免费,还追求开发板的颜值是否足够高,高颜值的开发板一入眼帘,马上就会激发年轻初学者对其进一步了解的兴趣。
3、易于扩展
在节约成本和简洁大方的背后,随之而来的是易于扩展,这个很好理解,因为板子做得小巧,它不仅可以轻而易举地集成到现有的硬件产品上,还可以帮助我们快速进行前期的方案验证。
4、技术迭代
(这里得展开细说一下)
电子工程师都知道,随着科技的发展进步,各种MCU/MPU/SoC芯片也在遵循摩尔定律的发展,在有限的晶圆面积下封装更多的晶体管,体积越来越小,功耗越来越低,性能越来越强。
换句话说,生产制程和封测技术的进步,可以让产品的硬件电路板,在有限的面积下集成更多元件器和芯片,从而对外提供更加丰富的功能。
就比如我手上的这块RK3566开发板,它集成了CPU/DDR内存/EMMC存储芯片,集成了HDMI/EDP/MIPI多媒体接口,集成了USB/DEBUG/TF卡/Wi-Fi&BT模组, 等等,而它的面积仅仅只有 70mm * 45mm !
PCB面积:长75.02mm * 宽45.04mm
经过测量,实物尺寸精度控制得很不错,跟设计尺寸几乎没有相差,我猜你们肯定想知道:为什么工程师可以在 70mm * 45mm 的电路板面积下集成那么多的器件?
我在网上找到了它的开源资料,发现它用的是 8 层电路板设计,这8个层分别是:
TOP1 / GND2 / SIG3 / VCC4 / GND5 / SIG6 / VCC7 / BOT8
以 CPU 和 DDR 内存为例,它们都是BGA封装并且要在顶层 TOP1 进行贴片,两者的信号线分别布置在 TOP1 / SIG3 / SIG6 这三个层,BGA焊盘通常会使用扇出布线的方式。
但是,当我打开它的 PCB 2D 图的时候,发现工程师直接在CPU的BGA引脚焊盘上面打了大量的过孔,然后从顶层 TOP1 直接布线到信号层 SIG3 或 SIG6,工程师管这种工艺叫“盘中孔工艺”。
(直接在 PCB 实物上不好看出是否使用了盘中孔,本来想把PCB逐层拆解分析的,但无奈技术不到家,折腾了很长时间都没能把PCB的逐层拆开)
工程师在对高密度小面积 PCB 进行 Layout 的时候,使用盘中孔工艺,可以节省出大量的布线空间,从而降低布线工作量,板子上如果采用了BGA封装的芯片,就可以直接把线拉出,而不需要采用扇出布线的形式。
清晰的白色中文丝印!
均匀的黑色阻焊油墨!
厚实的沉金工艺焊盘!
回想起十几年前,每次我做硬件 DIY 样品,PCB打样至少50起,亚黑油墨是要收费的,盘中孔很贵,沉金工艺更不舍得用!
而随着电路板生产制作工艺的提升,现在嘉立创可以领券免费打样,油墨选择丰富,样品也可以使用沉金工艺,而且免费加厚至2u''。
上面展示的那个RK3566开发板,别看它的8层PCB用了大量的盘中孔,(还以为会收费很贵),但其实,在嘉立创用这种工艺是不收费的。
生产技术的不断迭代,确确实实给很多中小企业、硬件创客、高校大学生,降低了不少硬件成本负担,这是我这十几年来切切实实的体会感受。
作为曾经的Coder,现在拿着产品经理的Title,做着项目管理的工作,回顾这十几年的开发板搞机经历,C 端嵌入式开发板的设计,已经不再是十几年前那样,把硬件设计完把教程写完,就可以交付给初学者使用。
咱们年轻人在做选择的时候,既看颜值,也重内涵,开发板产品的外观设计都在不断地迎合年轻人的审美,力求做到,开发板摆在桌面也能成为一件艺术品!
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