拿去用吧！硬體工程師必修的成長指南

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作者簡介

本人也是硬體工程師，目前畢業3年多，畢業一開始崗位是EMC工程師，做了1年又10個月，對電磁兼容和賣硬體設備的公司有了一定的了解，覺得EMC工程師沒前途，於是跳槽去新公司做硬體工程師，到目前為止設計過7、8塊單板。

計算機硬體如PC、手機、攝像機、路由器、交換機、伺服器等產品的基礎就是硬體單板，硬體工程師就是設計合格的單板。之前做EMC的時候，覺得硬體工程師無非就是參考設計那來一抄，原理圖連連線就好，後來發現不是。

一、硬體工程師的職責與定位

首先，介紹下一個硬體產品的研發流程，如下圖所示：

圖 | 芯師爺製圖

公司內所有的崗位是同等重要的，有些公司可能沒有研發或者部分研發工作外包。雖然各團隊的重要性是一致的，研發團隊在產品開發中的位置應該更加核心，研發人員可以轉去做市場、測試、供應鏈或者質量管理等，但市場等崗位的人卻很難轉做研發。一來研發門檻較高，二來研發工作接觸面廣。

硬體工程師在研發團隊中重要的一員，硬體產品的研發團隊大致組成如下圖所示：

圖 | 芯師爺製圖

一個硬體產品的項目團隊中，有兩個和所有人打交道的角色，一是項目經理，另外一個就是硬體工程師。硬體工程師需要和各種研發人員打交道，協調工作，這也要求硬體工程師具有豐富的知識面、強大的協調能力。

硬體工程師可以大致分為如下四個階段：

1.初階的硬體工程師，在別人指導下完成階段三和四的一部分工作，應屆畢業生入職3個月基本可以達到；

2.普通的硬體工程師，獨立完成階段三和四的工作，一般工作1到2年即可；

3.資深的硬體工程師，主導完成階段三和四的工作，參與完成階段二總體設計的工作；

4.專家級硬體工作師，主導完成階段一和二的工作

這裡，讀者可以定位一下自己目前處於哪個階段。

二、硬體工程師的發展發向

不管什麼崗位都想明白自己的職業發展方向，軟體工程師不想一輩子寫代碼，硬體工程師也不想一輩子奮戰在最基層畫原理圖、調板子。

就我理解，硬體工程師的發展方向大概有以下幾種：

1. 產品經理

產品經理負責一條產品線工作、規劃及發展。硬體工程師由於工作涉及面比較廣，對產品整個流程的工作及問題都涉及到，適合向產品經理髮展。

2. 團隊管理者

管理者協調資源、管理員工的工作分配以及績效、設計完善流程等。

3. 技術專家或系統工程師

專家提供的是什麼?不是源代碼、不是原理圖，而是產品實現的方案、思路以及技術發展的方向。

4. 創業

雖然國家鼓勵這樣做，但創業是困難的，如果創業賣硬體，就更難了。做好準備，也是一個選擇。

無論選擇什麼方向，對我們這群目前畢業幾年還在底層的硬體工程師來說最需要做的就是積累，明白自己的路需要什麼。

三、硬體工程師所需要關注的事情

關注本職工作以外的事情

1.技術上，關注軟體或者FPGA工程師的工作。

這不是讓我們學習寫代碼，而了解軟體或FPGA實現功能的方法、流程和思想。也就是從系統的角度思考產品是如何工作。研發的過程會經常出現各種BUG，產品出現問題，研發的每個人都有份，不能說這個問題是軟體BUG，我就不管了。和軟體或FPGA工程師之間都討論或者爭論有利於提高效率，打開思路。

2.關注市場，

也就是提高產品的競爭力，目前國內硬體產品貌似不停走向低成本，cost down是公司永恆的主題，越來越多的產品被做爛了。換一個角度思考，市場上那麼多同質的產品，有沒有不完善的地方?可不可以通過增加某項功能，突出自己產品的競爭力?進而和研發團隊思考功能如何實現。

3.關注項目管理、質量管理上的事情，

硬體工程師不可避免要面對這些問題，產線的問題要找你，物料供應的事情要找你，產品返修要找你，現場維護要找你，這些都是提升的機會，問題來了要用科學的方法做事情，多學習質量管理，可靠性設計的知識。

4.注重學習，任何行業的人都要不停的學習

個人覺得硬體工程師需要知識儲備比較多，電子信息領域的技術和知識本來就很多，人需要不斷的學習。我大概列舉一些，是自己工作以來學習的方向，當然工作中會不到遇到各種更新更深入的問題需要學習。

（1）EMC與安規

EMC與安規在規模較大的公司都有專門的團隊，但小公司只能硬體工程師親手來。

CE認證測試項目最多，學習可以先關注CE的相關標準。不同行業的標準是不一樣的，汽車電子和信息技術設備的測試方法和要求都不一樣。

EMC理論個人覺得已經發展的比較形象(不像電磁場那麼理論抽象)，精髓就是EMC三要素，干擾源、敏感源和耦合路徑。設計分析就是關注共模電路的迴流路徑或者泄放路徑

（2） RF與天線

同樣的RF與天線在規模較大的公司也有專門的團隊。

行業發展到現在，硬體工程師的RF和天線設計工作基本就是選型了。因此，需要明白一些基本的參數如增益、P1dB、IP2、IP3、天線的方向性等等。

（3） 電源

電源部門在規模較大的公司也有專門的團隊，無論板級DCDC電源還是電源適配器都有專人完成設計、選型或測試工作，硬體工程師應用時標準電路拿來用即可。

關於電源大概就以下幾個方面。

DCDC有幾種基本拓撲?效率與什麼有關?

LDO原理是什麼?設計需要注意哪些參數?

POE協議是否熟悉?

（4） 時鐘

晶體和晶振有什麼區別?怎麼設計?

時鐘信號有哪些關鍵參數?

PLL的原理是什麼?環路帶寬是什麼意思?PLL失鎖的可能有哪些?

時鐘晶元如何選型?

（5）小模擬電路和小邏輯電路

硬體工程師的工作是系統級應用，不是IC設計的大神，工作中很少用分立器件設計電路。

二極體、三極體、MOS管和運放的特性要熟悉會分析，簡單的電路要設計。

如三極體電平轉換電路怎麼設計，為毛低溫就不工作了?

如MOS管雙向電平轉換怎麼設計?要關注什麼參數?

如MOS管的米勒效應，能不能定量的用公式分析?

（6）高速信號及信號完整性

建立時間與保持時間?

時鐘的抖動分哪幾類?

數據相關抖動是什麼?

CDR是什麼?

抖動與誤碼率的關係是什麼?

EQ、去加重、預加重?

（7）低速信號

I2C、UART、SPI是什麼?會不會通過示波器測量判斷通信數據對不對?

（8）RAM 和ROM

NAND FLASH和NOR FLASH有什麼區別?

DDR3 SDRAM原理是什麼?CL、AL、RL、WL是什麼?各種參數的會不會設置?

（9）CPU、SOC、FPGA

X86、ARM、MIPS、POWERPC有什麼區別?

FPGA設計需要注意什麼?IC設計領域了解嘛?

關注自己的行業

不同行業的技術是不一樣的，應用環境及解決方案也不一樣

舉個例子，如你是設計智能電視的

1、視頻相關知識?BT1120是啥?H.264是啥?YUV是啥?4：2：2是啥?什麼是HDMI?具體協議是啥?

2、思考下產品，內容重要還是硬體重要?能不能優化下3D?

如你是設計交換機的

1.802.3了解嘛?啥是MAC?啥是PHY?GMII介面如何設計?

2.交換機如何工作的?VLAN是啥?

3.客戶是啥?教育網還是運營商?

如果你設計無線路由器的

1.802.11 a/b/g/n/ac的區別?TCP/IP協議是啥?ARP是啥?路由的工作原理?

2.天線如何設計的?增益、方向圖是什麼?各種PA、LNA如何選型?

3.客戶是啥，需求如何?150塊賣給普通人，還是1000塊賣給企業級用戶?

以上都是我思考的一些點，水平有限，也不夠深入。

四、最後幾點

硬體工程師最大的優勢就是在研發工作中可以涉及到各種各樣的問題、學習各個領域的知識，這是成長的基石，不停地總結，可以從整個產品的角度思考問題。

有人說什麼都懂得一點的人註定只是普通的硬體工程師，但我們必須都要懂一點，這是硬體工程師的基礎。但我們還需要在自己的領域成為專家，因此需要在技術上對一個行業非常的了解。

個人覺得有兩個領域值得去深入研究，以後是物聯網的時代，網路和無線通信的應用會越來越多。

1.網路

也是交換機和路由器等應用與組網。現在互聯網基於乙太網，802.3標準規定了MAC和PHY規範。上層協議如TCP/IP、UDP、ARP、環網等等，總之網路的水很深，值得一探。

2.無線通信

如移動通訊、WIFI、sub 1GHz等等應用會越來越多，之前國家發布的什麼旅遊規劃，有一條就是景區要實現免費WIFI覆蓋。無線通信也基本是802.x協議族。基帶和RF都可以深入學習。

最後，一條是不變的那就是學習，硬體工程師需要一直保持好奇心，不斷學習新的知識。

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