電子設(shè)備生產(chǎn)的誕生和最關(guān)鍵的階段之一是設(shè)計階段。它包括電子設(shè)備中包含的創(chuàng)意、手動和技術(shù)方面。設(shè)計階段允許制造商和開發(fā)人員在批量生產(chǎn)之前將文本系統(tǒng)定義轉(zhuǎn)換為詳細且功能強大的原型。電子設(shè)備的幾乎所有功能要求都在設(shè)計階段本身得到解決。

在此階段，考慮 BOM 和 DFM 對于保持或提高質(zhì)量至關(guān)重要，同時檢查成本以及預期的功能和性能。

設(shè)計過程的基礎(chǔ)知識

• 在投資制造所需的材料之前，必須制定一份要求清單。這有助于制造商了解產(chǎn)品所需的功能。同樣，必須進行徹底的市場研究，以確定市場差距和消費者需求，以開發(fā)能夠滿足消費者需求的產(chǎn)品。一個成功的產(chǎn)品是滿足同類
  產(chǎn)品市場所缺乏的東西的產(chǎn)品。

• 隨后，概念化完成后，重點轉(zhuǎn)移到創(chuàng)建設(shè)計方案和項目計劃上。這定義了制造過程中涉及的預計費用、大致時間表以及其他設(shè)計和制造過程部分。

• 最終的電子設(shè)備由幾個小組件組成，例如多個微控制器、顯示器、傳感器和存儲器等。技術(shù)的出現(xiàn)使我們能夠利用電子
  計算機輔助設(shè)計 （ECAD） 或電子設(shè)計自動化 （EDA） 工具等先進軟件來創(chuàng)建原理圖。這些有助于減少錯誤范圍，并充當設(shè)計過程的催化劑。

• 最終，詳細的原理圖設(shè)計被證明有利于下一步，即將原理圖轉(zhuǎn)換為PCB布局。

設(shè)計過程中的增長趨勢

• 納米技術(shù)和微加工技術(shù)的進步改進了設(shè)計過程，以實現(xiàn)進一步小型化，并增加芯片集成度。設(shè)計工程師現(xiàn)在可以在單個芯片上添加比以前更多的功能，同時減小其尺寸。

• 隨著行業(yè)從化石燃料的轉(zhuǎn)變，當今的電子設(shè)計正試圖納入可再生能源的使用。這一變化迫使設(shè)計人員縱電子設(shè)備的設(shè)計，并融入物聯(lián)網(wǎng)效率等先進功能。

• 對可持續(xù)設(shè)備不斷增長的需求同樣影響了設(shè)計過程，現(xiàn)在需要包括減少溫室氣體排放和降低能源消耗的功能。這影響了電氣設(shè)計人員修改電源轉(zhuǎn)換器和電機驅(qū)動器，以減少能量損失并提高效率。

• 當代還要求工業(yè)和消費電子設(shè)備的自動化和機器人技術(shù)的集成。因此，設(shè)計過程必須吸收這些要求，以保持電子設(shè)備的使用壽命，使其能夠輕松采用先進技術(shù)。與人工智能的集成也是如此，這種風潮日益高漲，必將在簡化電子設(shè)備的流程和使用方面發(fā)揮巨大作用。

• 設(shè)計過程中的主要挑戰(zhàn)不是這些功能的集成，而是它們的人性化集成。如果設(shè)備中的任何功能不友好，它都可能無法實現(xiàn)其目的，因此，設(shè)計工程師的任務(wù)是使其訪問變得簡單和耐用。

• 除了功能和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新外，即將推出的電子設(shè)備的設(shè)計過程所用材料也發(fā)生了變化。較新的柔性設(shè)備改變了從剛性電路板到柔性基板和導電聚合物的動態(tài)。電子設(shè)計人員現(xiàn)在被迫在電子布局中堅持機械靈活性。

簡化復雜設(shè)計的流程

隨著小型化和集成需求的增長，設(shè)計的復雜性也隨之增加，然而，軟件和應(yīng)用程序的進步簡化了流程，使設(shè)計人員能夠在不影響時間表和成本的情況下嘗試更具創(chuàng)意的想法。
雖然 ECAD 就是這樣一種創(chuàng)新，現(xiàn)在已被廣泛采用，但其他一些 EDA 工具是：-

• SPICE：這是一個模擬工具，用于分析和預測電路'在構(gòu)建物理原型之前在不同條件下的行為。它有助于提前識別和解決潛在問題。

• OptSim：該軟件工具允許設(shè)計人員評估和優(yōu)化傳感器設(shè)計中光鏈路的性能，預測光通過透鏡、光纖和探測器等組件
  的行為。

結(jié)論
電子設(shè)備設(shè)計是一個動態(tài)過程，需要工程師緊跟行業(yè)和市場趨勢。隨著自動化、機器人和人工智能在電子產(chǎn)品中占據(jù)重要地位，它們在設(shè)計過程中的集成是不可避免的。設(shè)計過程是制造中至關(guān)重要的非線性階段，甚至在測試后進行改進，然后進行文檔和認證。