“為什么我們的電子產品利潤率這么低？”

“為什么我們的產品一上市就會有很多的跟進者？”

“為什么我們精心設計的電子產品,消費者反響一般？”

“為什么那個成功的點子我們也想到過,但是后來給否定掉了呢？”

……

這些問題已經和正在不斷地困擾著我們電子企業的領導者、市場人員、研發部經理和研發工程師。正是由于我們的企業缺乏創新的能力,所以才擺脫不了上述問題。隨著改革開放和技術引進雖然已經培育出了很多具有很強生產能力的電子企業,而且每年出口占全國出口額的30%還多。但是,運營成本的提升和美元的貶值,都在不斷侵蝕著電子企業的利潤空間,尤其出口加工為主的企業特別嚴重。

2008年4月9日國務院總理溫家寶主持召開國務院常務會議,審議并原則通過《國家知識產權戰略綱要》,為中國走向創新國家提供了思路。其中第三條指出,“要鼓勵和支持市場主體依法運用知識產權,促進各種創新和發明成果加快轉化為現實生產力,造福社會,造福人民。”所以,我們的電子企業只有走向自主創新的軌道,企業才能夠持續發展。韓國三星、大宇和LG等企業的發展之路,都非常值得我們借鑒。

所謂電子產品的創新設計,就是深入研究消費者的需求,設計出具有某種獨特性質的產品,從而滿足特定消費群體的需求。比如,三星公司就是通過深入研究了年輕人的購買心態,所以在持續幾年中連續推出了幾十款外觀新穎、功能獨特的手機,從而占領了年輕人為主體的手機中高端市場。他們的全球市場份額在2007年達到了13.7%,為全球第二位。

一、創新設計

創新的方法多種多樣,但是前提是一定針對特定的用戶群體提供具有某種獨特性質的產品。因為只有針對特定的用戶群體,您創新的產品才能夠占領市場和創造價值；只有具有某種獨特性質,您的產品才能夠做到與眾不同,才能夠鶴立雞群。我這里提供給大家3種創新方法,供大家研究、借鑒和參考。

1．外觀創新

電子產品中尤其手機、個人影音產品、家電產品等大眾消費品,越來越向著小型化、個性化方向發展,這就是外觀創新的具體體現。韓國的三星、LG等電子企業,在他們創新之路的起初主要依靠外觀創新即工業外觀設計迅速的占領了本國市場,等到了飛速發展。我們也驚喜地看到國內企業,例如TCL推出的女性電腦產品也正是應用了這種創新方法。

Altium公司的新一代EDA工具Altium Designer強力支持這種創新方法。它雖然不能夠提供產品的外觀設計,但是它提供了良好的線路板3D實時顯示功能和輸出。提供了與機械三維CAD軟件的良好的接口,為電子設計和結構設計之間搭建了良好溝通的橋梁。

Altium Designer支持STEP(STandard for the Exchange of Product)格式的數據。STEP是一種非常強大的機械CAD設計標準,它不僅是一種描述精確的數據格式,而且它也是一種通用的數據轉換格式。 Altium Designer 6 具備了元器件STEP模型的導入功能和PCB 3D文件的STEP格式的導出功能。我們可以在設計初期,在計算機平臺上實現PCB板與產品外殼的結構驗證。這不僅加快了涉及效率,而且消滅了結構配合為設計帶來的隱患。

2．軟件功能創新

軟件功能的創新,就是通過編輯產品的使用界面和附加功能來為我們的目標客戶提供易學易用、直觀易懂、操作方便的人機界面和滿足他們需求的軟件功能。這方面的創新我們認為本土企業具有很大的優勢,因為我們更了解中國的文化,同時也更了解用戶的習慣。

但是,我國大多數的電子產品采用的是芯片廠商解決方案的設計方法,這樣的創新很容易受到硬件的限制,和跟隨者的快速跟進。

3．硬件功能創新

我國大多數的電子產品采用的是芯片廠商解決方案的設計方法,所以硬件功能創新方面受到了芯片廠商解決方案的限制非常大。然而,產品的某些獨特性質必須需要硬件的支持。而且我們國外的競爭對手們,他們有實力和經驗作IC設計。所以,他們通過限制解決方案的辦法來控制我們的產品品質。有經濟實力和技術實力的本土企業可以自己設計IC或者找IC設計公司定制IC的辦法來突破這個壁壘,但是IC設計的風險性和時延性使得這種方法不很理想。

近年來FPGA越來越火熱,因為它可以幫助我們實現IC定制相同的功能。如果我們把系統設計升級到FPGA平臺,那么我們就可以有效突破上述的技術壁壘。FPGA技術作為IC設計的數字驗證芯片出現,但是經過20年的發展在容量、性能、功耗和價格上都有了長足的發展。雖然目前它的性價比還不能夠支撐普遍應用,但是對于高端產品的應用它完全可以匹敵IC設計。摩爾定律仍然在生效,而且FPGA芯片的競爭將會日益劇烈。Xilinx公司的CTO Ivo Bolsens表示:“我們預計在2010年的時候50萬門的價格會在1美元左右。” 而50萬門的FPGA已經足夠裝下時下最流行的32微處理器ARM7的IP Core。電子設計領域的一場變革馬上就要發生了,那就是電子產品設計將要轉向FPGA的平臺。FPGA設計和嵌入式軟件設計共同構成了產品的軟設計。

圖1:基于FPGA器件平臺的電子產品設計。

把我們的設計移植到FPGA的平臺上的軟設計為我們帶來什么好處呢？

軟設計可以在設計硬件平臺之前進行；

軟設計可以在硬件設計好之后繼續進行；

軟設計可以在硬件制造出來之后繼續進行；

產品的核心設計移植到軟領域可以有效保護產品的知識產權。

二、Altium Designer 有效支持基于FPGA平臺的電子設計

Altium Designer軟件是業界首個而且是唯一的統一的電子設計解決方案。它統一了FPGA設計、PCB設計和嵌入式軟件設計流程和它們的數據結構。我們的設計團隊可以全部使用一個軟件實現電子產品的全過程設計。

Altium Designer 提供了高層次的FPGA設計輸入方式,傳統的硬件工程師、軟件工程師和系統工程師都可以用他們熟悉的設計方法快速低實現FPGA設計輸入。硬件工程師采用的原理圖和HDL語言混合方式實現設計輸入；軟件工程師和系統工程師采用更高層次的OPENBUS方式實現設計輸入。由于使用熟悉和高層次抽象的設計輸入方式,原有的工程師只需要簡單的培訓就可以開始FPGA設計。Altium Designer還提供超過10000個已經驗證的IP核,而且提供了第三方IP核的導入工具。

Altium Designer提供了FPGA設計編譯、綜合、仿真等工具。統一的、圖形化的操作界面更加方便設計者的使用,獨立于器件廠商的設計方便設計者在各廠家的FPGA器件中找到最合適器件。

Altium Designer 全面集成了使用C或匯編語言嵌入式軟件設計和調試環境；嵌入式軟件代碼的設計和調試功能運用了Altium公司的TASKING工具中——Viper技術。Altium Designer支持包括TSK51x/TSK52x、TSK80x、TSK165x、PowerPC、TSK3000、NiosII、MicroBlaze和ARM在內的從8位到32位總線寬度的軟處理器內核和分立式處理器上的代碼編輯、編譯、匯編、鏈接、跟蹤和優化功能。Viper技術還實現了嵌入式代碼在各種32位處理器之間的無縫移植。另外,新的軟件架構不僅有效地隔離了應用程序與處理器、外圍接口的聯系,是的軟件代碼的移植真正能夠實現,而且中間層的軟件有Altium Designer軟件實現,軟件工程師可以把他們的全部精力放在集中體現產品創新設計的應用程序上。

圖2:Altium Designer 的嵌入式軟件架構。

此外,支持所有32位處理器的C-H編譯器,能夠幫助軟件工程師實現算法的輸入便捷性和實現高效性的有機結合。

三、可重構的硬件開發平臺和LiveDesign突破傳統設計流程

為了方便設計者調試和測試他們的設計,Altium公司還提供了可重構的FPGA開發平臺DESKTOP NANOBOARD NB2。在這個平臺上由于設計的核心FPGA是以可插拔的FPGA子板形式提供,各種接口板同樣是可插拔和可更換的,這為設計者提供了非常大的便利。設計者可以不用再制作目標板,而采用NB2代替他們的目標板來調試和測試他們的設計。

圖3:可重構的FPGA開發平臺DESKTOP NANOBOARD NB2。

這樣傳統的順序、串行設計流程將被突破。由于FPGA的設計是獨立于器件廠商芯片的,嵌入式軟件設計在各種32位處理器之間無縫移植,再加上可重構的FPGA開發平臺,我們新的電子產品設計可以起始于FPGA的設計或者嵌入式軟件,而且更重要的是這3個流程可以互相重疊了。由于有統一平臺的支持,任何流程的設計更改都可以非常流暢地傳遞到其他流程。這樣可以大大加快我們的設計流程。

圖4:傳統的電子產品開發設計流程。

由內置于FPGA內部的虛擬儀器和JTAG邊界掃描構成的兩個信號反饋回路,我們可以在Altium Designer軟件中查看FPGA內部和FPGA管腳上的信號,分析設計的正確性。發現問題我們可以及時更改后在重新下載到可重構的FPGA開發平臺上做實時調試。Altium稱這種實時調試過成為LiveDesign。

圖5:LiveDesign交互式調試流程。

小結

市場壓力迫使我們必須不斷創新才能夠生存,FPGA技術的發展為我們提供了在FPGA芯片上實現系統設計的可能。Altium Designer軟件不僅提供了高效、靈活的FPGA開發工具和靈活的嵌入式軟件開發工具,而且它還把這三個主要流程有機地整合起來構成了統一的電子產品設計平臺。Altium Designer軟件配合可重構的FPGA開發板NB2,構成了新的電子產品創新設計平臺。它將有效地支持您地創新設計,并幫助您成功面對現在和未來5年內遇到的各種電子產品設計挑戰。