中国企业正越来越多地参与全球市场竞争,调查显示56%的受访企业有产品出口计划。然而市场竞争日趋激烈,低成本是中国电子产品参与全球竞争的最大优势,价格竞争也是国内商家最有效且最常用的手段,因而降低产品成本已经成为项目设计的重要目标。另一方面,随着中国厂商逐渐成熟以及市场竞争的国际化,提高产品性能已经成为关键的竞争手段。此外,越来越多厂商企图摆脱低端产品的低价竞争,加入高利润、高性能高端产品的研发,产品开发不再以单纯功能性设计和低成本为主要目标。调查显示,提高可靠性、降低成本和提高性能是当前项目设计的主要目标,仅16%的项目以增加功能为主要目的,如图1所示。
此外,不同行业的实际情况还存在较大的差异性,充分反应了不同行业的市场竞争特点。消费电子和计算机类产品的成本因素分别占28.1%和33.3%,均大大超过20%的平均水平,而工业控制和医疗设备中成本因素仅占9.0%；可靠性要求为工业控制和医疗设备的主要考虑因素,达到31%,高于平均值9%；在面市时间要求方面,通信类明显高于其它几项,达到34.7%,超过平均值11%。
设计平台和测试设备缺乏
在系统级设计中,36%的项目的最大挑战仍然是成本制约,与此相同的是缺乏测试设备(见图2)。当前快速的方案升级换代和新测试设备相对昂贵的价格是造成测试设备缺乏的主要原因。而另一方面,市场对产品性能提出了更高要求,产品要进入国际、国内市场必须通过诸多认证,需要严格测试各种技术指标。以数字电视机顶盒设计为例,包括信号发生器、信号调制器以及码流分析仪等整套测试设备的市场参考价位在百万美元以上,这还不包括电磁兼容和高压测试等常规项目。这是以经营低利润、低端产品的中小型中国厂商所难以负担的,即使在华为和中兴通讯等大公司都不同程度地存在类似的问题。目前,业界已经有专门的测试服务机构,这些公司通常需要将产品委托第三方测试,延长了设计周期,对进一步提高设计性能带来很多障碍。
HSPACE=12 ALT="图1:项目设计的主要目标。">
缺乏设计平台是在项目管理中通常遇到的一个问题。调查显示,24%的设计项目存在类似问题,而网络、控制和医疗仪器设计中此问题最严重,分别达到32%。此问题包括缺乏软件设计平台、硬件设计平台和设计平台之间不兼容,后者是很多工程师反映的共性问题。以嵌入式系统设计为例,当操作系统发生改变或采用新的微处理器方案后,将带来软硬件的改变甚至重新开始设计,如何保持技术的延续性以降低开发成本和设计周期是项目管理中的一个重要问题。
新技术和新标准信息的获得是部分中小型设计公司在新产品开发中的另一个关键挑战。一些大公司具有完善的信息渠道和广泛的技术合作关系,他们通常可以直接从半导体厂商和合作伙伴得到设计支持和最新的信息。然而,众多的中小型公司的信息渠道缺乏,而分销商相关的技术支持也难以跟进,了解最新技术和标准细节滞后。一位开发可视会议电视系统的工程师就遗憾地表示,由于缺乏有效的渠道他们很难得到3G视频通讯专用的H.324标准的详细信息,使得新产品推出受阻。
电磁兼容性、低噪声设计问题突出
3C认证机制的出台对传统注重功能性设计的国内厂商冲击很大,EMI/EMC设计、低噪声设计开始得到开发商的关注。调查显示, 36%和31%的工程师认为EMI/EMC和低噪声设计是主要的设计挑战(见图3)。3C认证要求电子产品具有电磁兼容性、低噪声、对电网污染低等特性,而这些特性是以往注重于产品功能开发的厂商所常常忽略或重视不够的地方。此外,要解决这些问题需要开发商具有相关的测试设备,而前面的调查显示缺乏测试设备依然是项目设计的最大限制因素,因而EMI/EMC设计具有更大难度。此外,无论是消费电子、通信还是网络产品,信号速度越来越高,高速信号带来的电磁兼容和低噪声设计问题也更加突出。为解决这些问题,通常必须在整个项目设计过程中通盘考虑这些因素,包括原理图设计、PCB设计、器件选择和整机设计,如通过多层电路板、增加滤波电路以及适当的屏蔽措施来提高电磁兼容和低噪声性能。
HSPACE=12 ALT="图2:系统级设计中的主要挑战。">
在通信设备设计中,射频设计是仅次于可靠性设计的主要挑战。来自中兴通讯的一位工程师表示,目前中国在相关产品中以采用国外成熟的射频模块为主,绝大多数企业尚不能自主设计。在自主的RF电路设计中,提高信号灵敏度、大功率线性放大器、克服噪声信号以及滤波电路设计常常具有很大的挑战性。随着家电信息化以及未来无处不在的无线网络发展趋势,越来越多的消费电子产品将涉及到射频设计问题,而这相对于传统消费电子产品中的射频技术将更具挑战性。信号频率进一步提高,以及多种信号共存使安全性和干扰等问题更加突出。
应用能力有待提高
产品竞争最终是人才的竞争,此次接受调查的电子工程师中超过一半的工作经验在5年以下,这一定程度表现了中国工程师设计经验还不很丰富,因而在对经验要求较高的系统级项目管理、射频电路设计和电磁兼容技术上遇到较多的挑战。尽管调查数据显示74%的受访公司具有完整系统的设计能力,但在通信和网络行业中分别有27%和34%的工程师表示缺乏对系统的宏观理解,一些关键技术还要依靠国外引进。
另一方面,电子产品设计中过分的成本控制可能带来负面效应。在我们对接受调查的部分读者的采访中发现,很多公司对新方案和技术的接受过于迟钝和犹豫,不愿承担相应的风险和开发投入,甚至担心与设计习惯产生冲突,故常常会等到新器件或方案大量普及后再考虑在他们的产品中采用。这类公司以中小型公司居多,由此造成中国工程师在新技术上的应用能力不足,以及缺乏对新技术、新产品的敏感性。从而使产品缺乏根本上的创新性和开拓性,造成在产品上多以跟踪国外竞争者的被动局面。
此外,大多数中小型公司缺乏有效的信息渠道,不能及时获取最新的信息、设计技术和参考方案,工程师在获取信息的能力还有待提高。调查显示,在获取新的技术信息渠道方面,传统的专业技术媒体仍然占据主要地位,83%的工程师主要通过阅读专业媒体获得新技术知识,47%和40%的工程师通过参加展会和第三方网站来获得信息,而仅14%的工程师从分销商获得最新技术。分析调查结果可以发现,来自部分发达地区和业界领先企业的工程师通过互联网获得信息的比例明显高于内地和一些实力较弱的企业。
作者:蒲文清
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