芯耀
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我是老溫，一名熱愛(ài)學(xué)習(xí)的嵌入式工程師。
春節(jié)假期后的第二天，現(xiàn)在已經(jīng)是凌晨三點(diǎn)，辦公室里面的日光燈管在工程師的頭頂嘶鳴著，鼠標(biāo)的點(diǎn)擊聲和鍵盤(pán)的按壓聲，在不斷地相互輝映著。
（說(shuō)好的，春節(jié)假期回來(lái)后，兩周內(nèi)進(jìn)行產(chǎn)品小批量生產(chǎn)，然后交付給客戶。）
我揉了揉疲憊的雙眼，盯著示波器上扭曲的信號(hào)波形，第28次按下了Debug Tools上面的固件燒錄按鍵，心里面期待奇跡發(fā)生。
某臺(tái)樣機(jī)的LCD顯示屏，顯示圖像時(shí)依然存在撕裂現(xiàn)象，但作為一名飽經(jīng)風(fēng)雨的嵌入式軟件工程師，有時(shí)候我卻信奉，“硬件問(wèn)題都是玄學(xué)”，。。。
“老溫，用最初制作的工程樣機(jī)，你的代碼確實(shí)是通過(guò)了單元測(cè)試?！?，硬件組的林工，他把出問(wèn)題產(chǎn)品的硬件測(cè)試報(bào)告推到我面時(shí)說(shuō)道。
“但是你看，換了試產(chǎn)供應(yīng)商后做的樣機(jī)，這顆芯片的CLK時(shí)鐘線，在穿過(guò)六層板的第三信號(hào)層時(shí)，就會(huì)串?dāng)_DDR的信號(hào)?！?/p>
我看著他用手指點(diǎn)在那些蝌蚪般的蛇形走線上，疲倦的大腦突然意識(shí)到：阻抗和信號(hào)完整性，我為啥一直沒(méi)有注意到這個(gè)排查方向？！
“軟件調(diào)試了數(shù)十遍，結(jié)果，問(wèn)題居然出現(xiàn)在硬件制作工藝的差異上？”，望著窗外漆黑的天際，我苦笑一聲。
作為一名嵌入式軟件工程師，平時(shí)都習(xí)慣了在代碼里面編織各種邏輯，卻從未像此刻這般渴望，渴望窺探電路板下銅箔與樹(shù)脂的微觀世界。
三天后。。。
“老溫，來(lái)試試這個(gè)新樣板?！保止と觼?lái)一款新的樣機(jī)，焊盤(pán)在太陽(yáng)的照耀下泛著金色的光芒。
我問(wèn)：“林工，這次改版跟前兩天調(diào)試的，有啥不一樣嗎？”
林工說(shuō)：“我重新改進(jìn)了DDR和CPU相關(guān)的布線，用了嘉立創(chuàng)的盤(pán)中孔工藝，并且重新進(jìn)行了阻抗匹配，你再試試”。
--- 編譯、燒錄、按下RESET按鍵，一整套常規(guī)動(dòng)作下來(lái)，
這一次，“奇跡”發(fā)生了，新樣機(jī)運(yùn)行無(wú)誤，圖像照片終于可以完美地顯示在LCD屏幕上面。
“為何會(huì)如此神奇，林工，可以詳細(xì)說(shuō)說(shuō)你的改動(dòng)嗎？”，我問(wèn)。
林工說(shuō)：“我問(wèn)外包商拿了PCB源文件，發(fā)現(xiàn)他們Layout是用常規(guī)的BGA扇出布線方式，導(dǎo)致PCB上面有較多的過(guò)孔侵占布線空間?！?/p>
“他們?yōu)榱耸〕杀荆€換了PCB打樣的供應(yīng)商，又沒(méi)有注意高速信號(hào)的阻抗匹配，所以就導(dǎo)致了這次問(wèn)題！”
林工接著說(shuō)道，
“我在他們的基礎(chǔ)上，把BGA封裝的芯片改成嘉立創(chuàng)盤(pán)中孔了，也換了打樣供應(yīng)商，在嘉立創(chuàng)做6層板打樣。”
我來(lái)興趣了，接著問(wèn)：“為啥盤(pán)中孔會(huì)有如此大的作用？”。
林工繼續(xù)耐心解釋?zhuān)骸爱?dāng)常規(guī)的過(guò)孔侵占了30%的布線空間，我們可以考慮用盤(pán)中孔工藝，0.2mm的樹(shù)脂塞孔既能保持焊盤(pán)完整，又讓阻抗連續(xù)性提升了18%”。
“噢噢，原來(lái)如此，又學(xué)到了?！?，我似懂非懂地點(diǎn)了點(diǎn)頭。
“那你這次又沉金又盤(pán)中孔的，豈不是成本很高？”，我接著說(shuō)。
林工笑著說(shuō)，“你這寫(xiě)代碼的不懂，在嘉立創(chuàng)，6~32層打板時(shí)可以免費(fèi)使用盤(pán)中孔+沉金加厚工藝，6層板還可以直接用免費(fèi)打樣券，成本又進(jìn)一步降低”。
“我比較過(guò)價(jià)格，10cm*10cm的6層沉金亞黑PCB樣板，在其他廠家光是沉金+盤(pán)中孔的工藝費(fèi)用，就接近400！”
“反正樣板便宜，我現(xiàn)在先多整幾塊給你，你多驗(yàn)證幾遍，沒(méi)問(wèn)題就可以發(fā)布固件進(jìn)入小批量了?！保止ぷ詈笳f(shuō)道。
我看著桌面上一堆金燦燦的PCB和樣機(jī)，腦袋突然間陷入了思考，思考起嵌入式軟件和硬件之間的哲學(xué)關(guān)聯(lián)。
在嘉立創(chuàng)的高多層PCB設(shè)計(jì)指南里，我發(fā)現(xiàn)了硬件電路板與軟件分層架構(gòu)，有著驚人的相似性：
- 電源層采用銅塊挖空技術(shù)，如同代碼中的內(nèi)存池管理。
- 差分信號(hào)層錯(cuò)位堆疊設(shè)計(jì)，堪比多線程的鎖機(jī)制。
- 混合介電常數(shù)材料應(yīng)用，像極了軟件里的緩存分級(jí)策略。
-?盤(pán)中孔像極了代碼里的“指針跳轉(zhuǎn)”，繞過(guò)堆棧溢出風(fēng)險(xiǎn)；
- 六層堆疊堪比分布式系統(tǒng)的分層架構(gòu)，讓電源、信號(hào)、地各司其職；
-?沉金工藝則如同嚴(yán)密的異常處理機(jī)制，將氧化與虛焊的概率收斂至零。
如今，我依然保持著嵌入式軟件工程師的“傲慢”，但工位上的《高速PCB設(shè)計(jì)秘籍》已經(jīng)逐漸開(kāi)始與往年的《C++高級(jí)編程》并駕齊驅(qū)。
我在想：“真正的嵌入式全棧工程師，應(yīng)該既能用代碼馴服晶體管，也能讓銅箔的紋路吟誦出最優(yōu)的算法?！?/p>
我轉(zhuǎn)動(dòng)板卡，讓陽(yáng)光在沉金焊盤(pán)上折射出一道金色光芒，在這個(gè)時(shí)代，最優(yōu)雅的編程語(yǔ)言，可能就隱藏在1oz銅厚的微帶線里。
感謝閱讀，愿各位工程師在未來(lái)的日子里，信號(hào)完整，代碼無(wú)Bug！
