大家好,我是EE小新。
刚入行时,都说硬件能干一辈子,硬件吃经验,老一辈的工程师也经常教导我们好好干,前期苦点累点,多背电路多积累,后面会越来越轻松。
那么在互联网没有普及,EDA云平台、供应链管理软件、在线论坛、高速通信、B站教程完全没有的情况下,硬件工程师们是怎么开发的呢?
高度依赖物理工具和本地资源
设计: 电路图主要靠手工绘制在绘图纸上,使用模板和专用笔。PCB布局是极其繁琐的物理过程:工程师需要在覆铜板上贴胶带(代表导线)和贴片(代表焊盘),然后进行化学蚀刻。后来出现了早期的CAD工作站(如Calma、Racal-Redac、Mentor Graphics),但它们是昂贵、孤立、功能有限的Unix工作站,输出通常需要绘图仪打印成大幅蓝图。
仿真与验证: 数字电路仿真器(如SPICE的早期版本)存在但功能有限且运行缓慢(在大型机上)。模拟仿真更困难。验证很大程度上依赖于在面包板或绕线板上搭建原型进行实际测试,以及大量的理论计算和审查。
原型制作: PCB制造周期长(几天到几周),成本高。小修改可能需要重新制作整块板子。快速原型(如现在常见的3D打印、快速PCB打样)根本不存在。
调试: 严重依赖物理仪器:逻辑分析仪(通道数少、存储深度浅)、示波器(模拟的,带宽有限)、万用表、信号发生器等。调试过程需要工程师有极强的动手能力、逻辑思维和耐心,在电路板上飞线、割线是家常便饭。
信息获取极其困难
公司内部积累的经验和文档。
有限的书籍(需要购买或去图书馆查)。
专业期刊和杂志(如EDN、Electronic Design、Byte),但信息有延迟。
行业会议和研讨会(机会少,成本高)。
向经验丰富的同事请教是最快(但也可能最不可靠)的方式。
数据手册: 获取芯片数据手册是巨大挑战。主要来源是纸质手册,需要向供应商索取(邮寄,耗时数周),或者依赖公司积累的厚重活页夹手册库。新器件的信息滞后非常严重。
元件采购: 需要查阅厚厚的纸质目录(如Digi-Key, Newark, Mouser),打电话或传真订购。库存和价格信息更新慢。寻找替代元件或小众器件非常耗时。
协作缓慢且地域受限
团队内部: 设计评审需要打印出大幅图纸,召集所有人到会议室进行。版本控制基本靠手动重命名文件或使用简单的本地工具(如RCS)。共享设计文件需要物理拷贝(软盘、磁带)。
跨地域/公司协作: 极其困难且缓慢。主要靠电话、传真和邮政信件。发送一份设计文件意味着邮寄软盘或磁带(有丢失风险)。
供应链沟通: 与代工厂、元器件供应商的沟通延迟长,问题反馈周期慢。
设计迭代周期长
由于原型制作慢、信息获取难、调试复杂、协作效率低,硬件设计的迭代周期非常长。从一个设计想法到最终可量产的产品,往往需要数月甚至数年时间。每一次设计修改的成本(时间和金钱)都很高。
更强的“全栈”工程师需求
硬件工程师往往需要掌握更广泛的技能:从系统架构、模拟/数字电路设计、PCB布局(或指导布局)、固件/底层驱动编写(通常用汇编)、到复杂的硬件调试。分工不如现在细致,一个工程师可能负责整个模块甚至整个板卡。
有限的资源与更高的成本
EDA软件、高性能工作站、测试仪器都非常昂贵,只有大公司或研究机构才负担得起。小团队或个人开发者(车库创业者)面临更高的门槛。
元器件成本相对较高,尤其是高性能或新型器件。设计时更注重成本控制和元器件的长期可用性。
创新与解决问题的独特方式
信息闭塞也促使工程师更深入地理解基本原理,发展出许多巧秒的“Hack”和独创性的解决方案。
由于无法轻易搜索答案,工程师必须培养强大的独立分析和解决问题的能力。
社区感可能更强(在本地层面),因为大家需要紧密依赖彼此的知识和经验。
现在互联网彻底改变了这一切,极大地加速了硬件开发的进程,降低了门槛,并实现了全球化的协作。然而,那个时代也锤炼了一代工程师深厚的功底和创造力,很多经典的硬件设计(如早期的个人电脑、游戏机、通信设备)正是在这些限制下诞生的杰作。
不管遇到什么困难,都要记住,它们都是暂时的,唯有坚持是永恒的。
END

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