電子元器件是電子系統(tǒng)的基礎(chǔ)部件，是能夠完成預(yù)定功能且不能再分割的電路基本單元。由于電子元器件的數(shù)量、品種眾多，因此它們的性能、可靠性等參數(shù)對(duì)整個(gè)電子產(chǎn)品的系統(tǒng)性能、可靠性、壽命周期等技術(shù)指標(biāo)的影響極大。所以正確有效地選擇和使用電子元器件是提高電子產(chǎn)品可靠性水平的一項(xiàng)重要工作。電子元器件的可靠性分為固有可靠性和使用可靠性固有可靠性主要由設(shè)計(jì)和制造工作來(lái)保證，這是元器件生產(chǎn)廠(chǎng)的任務(wù)。但是國(guó)內(nèi)外失效分析資料表明，有近一半的元器件失效并非由于元器件的固有可靠性不高，而是由于使用者對(duì)元器件的選擇不當(dāng)或使用有誤造成的。因此為了保證電子產(chǎn)品的可靠性，就必須對(duì)電子元器件的選擇和應(yīng)用加以嚴(yán)格控制。
一、元器件選型基本原則：
a)普遍性原則：所選的元器件要是被廣泛使用驗(yàn)證過(guò)的，盡量少使用冷門(mén)、偏門(mén)芯片，減少開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。
b)高性?xún)r(jià)比原則：在功能、性能、使用率都相近的情況下，盡量選擇價(jià)格比較好的元器件，降低成本。
c)采購(gòu)方便原則：盡量選擇容易買(mǎi)到、供貨周期短的元器件。
d)持續(xù)發(fā)展原則：盡量選擇在可預(yù)見(jiàn)的時(shí)間內(nèi)不會(huì)停產(chǎn)的元器件。
e)可替代原則：盡量選擇pin to pin兼容芯片品牌比較多的元器件。
f)向上兼容原則：盡量選擇以前老產(chǎn)品用過(guò)的元器件。
g)資源節(jié)約原則：盡量用上元器件的全部功能和管腳。
芯片的選型過(guò)程是對(duì)各個(gè)維度考量的折衷。
二、全流程關(guān)注芯片屬性
1、我們?cè)谶x型的時(shí)候，需要考慮試產(chǎn)的情況、同時(shí)需要考慮批量生產(chǎn)時(shí)的情況。
小批量采購(gòu)的價(jià)格、供貨周期、樣片申請(qǐng);同時(shí)需要關(guān)注，大批量之后的價(jià)格和供貨周期。有可能批量變大之后，供貨的價(jià)格沒(méi)有優(yōu)勢(shì)、或者批量大了之后，產(chǎn)能不足。
另外，根據(jù)自己的實(shí)際采購(gòu)情況，找對(duì)應(yīng)的量級(jí)的供應(yīng)商。例如，原廠(chǎng)往往不直接供貨，需要通過(guò)代理商。有些代理商的供貨量級(jí)都是有要求的。
之前，有一個(gè)選型，選擇了ST的STM32F427IGT6，原廠(chǎng)很給力幫忙申請(qǐng)樣片。但是在采購(gòu)的過(guò)程中碰到的困難，雖然我們希望整盤(pán)采購(gòu)，但是由于其代理商出貨量都有一定的要求，導(dǎo)致價(jià)格跟一開(kāi)始通過(guò)原廠(chǎng)了解到的價(jià)格不一致。要高出很多。
同時(shí)由于整個(gè)行業(yè)使用該芯片的場(chǎng)景不是很多，所以導(dǎo)致淘寶價(jià)格非常貴，根本沒(méi)法接受。同時(shí)，有做芯片銷(xiāo)售的朋友說(shuō)是由于無(wú)人機(jī)廠(chǎng)家大量使用，導(dǎo)致有人在炒這顆芯片的價(jià)格，所以導(dǎo)致很難買(mǎi)到。
2、關(guān)注器件本身的生命周期與產(chǎn)品生命周期的匹配
對(duì)于通信設(shè)備一般要求我們選用的器件要有5年以上的生命周期，并且有后續(xù)完整的產(chǎn)品發(fā)展路標(biāo)。
我們的當(dāng)時(shí)的一個(gè)新硬件平臺(tái)，產(chǎn)品規(guī)劃的時(shí)候是用于替代發(fā)貨量在百萬(wàn)級(jí)單板數(shù)量的成熟平臺(tái)。由于切換周期比較長(zhǎng)。新產(chǎn)品在完成開(kāi)發(fā)后1~2年之后，才逐步上量。其中一個(gè)DSP電路板，外設(shè)存儲(chǔ)是SDRAM。正在產(chǎn)品準(zhǔn)備鋪量的時(shí)候，鎂光等幾大 內(nèi)存芯片廠(chǎng)家，宣布停產(chǎn)。導(dǎo)致產(chǎn)品剛上量，就大量囤積庫(kù)存芯片，并且尋找臺(tái)灣的小廠(chǎng)進(jìn)行器件替代。
所以在器件選型的時(shí)候，充分體現(xiàn)了人無(wú)遠(yuǎn)慮必有近憂(yōu)。
3、除了考慮功能和實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，還需要考慮整個(gè)生命周期的場(chǎng)景。
三、具體選型，處理器選型
要選好一款處理器，要考慮的因素很多，不單單是純粹的硬件接口，還需要考慮相關(guān)的操作系統(tǒng)、配套的開(kāi)發(fā)工具、仿真器，以及工程師微處理器的經(jīng)驗(yàn)和軟件支持情況等。
嵌入式微處理器選型的考慮因素
在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，作為核心芯片的微處理器，其自身的功能、性能、可靠性被寄予厚望，因?yàn)樗馁Y源越豐富、自帶功能越強(qiáng)大，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期就越短，項(xiàng)目成功率就越高。但是，任何一款微處理器都不可能盡善盡美，滿(mǎn)足每個(gè)用戶(hù)的需要，所以這就涉及選型的問(wèn)題。
(1)應(yīng)用領(lǐng)域
一個(gè)產(chǎn)品的功能、性能一旦定制下來(lái)，其所在的應(yīng)用領(lǐng)域也隨之確定。應(yīng)用領(lǐng)域的確定將縮小選型的范圍，例如：工業(yè)控制領(lǐng)域產(chǎn)品的工作條件通常比較苛刻，因此對(duì)芯片的工作溫度通常是寬溫的，這樣就得選擇工業(yè)級(jí)的芯片，民用級(jí)的就被排除在外。目前，比較常見(jiàn)的應(yīng)用領(lǐng)域分類(lèi)有航天航空、通信、計(jì)算機(jī)、工業(yè)控制、醫(yī)療系統(tǒng)、消費(fèi)電子、汽車(chē)電子等。
(2)自帶資源
經(jīng)常會(huì)看到或聽(tīng)到這樣的問(wèn)題：主頻是多少?有無(wú)內(nèi)置的以太網(wǎng)MAC?有多少個(gè)I/O口?自帶哪些接口?支持在線(xiàn)仿真嗎?是否支持OS，能支持哪些OS?是否有外部存儲(chǔ)接口?以上都涉及芯片資源的問(wèn)題，微處理器自帶什么樣的資源是選型的一個(gè)重要考慮因素。芯片自帶資源越接近產(chǎn)品的需求，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)相對(duì)就越簡(jiǎn)單。
(3)可擴(kuò)展資源
硬件平臺(tái)要支持OS、RAM和ROM，對(duì)資源的要求就比較高。芯片一般都有內(nèi)置RAM和ROM，但其容量一般都很小，內(nèi)置512KB就算很大了，但是運(yùn)行OS一般都是兆級(jí)以上。這就要求芯片可擴(kuò)展存儲(chǔ)器。
(4)功 耗
單看功耗是一個(gè)較為抽象的名詞。低功耗的產(chǎn)品即節(jié)能又節(jié)財(cái)，甚至可以減少環(huán)境污染，還能增加可靠性，它有如此多的優(yōu)點(diǎn)，因此低功耗也成了芯片選型時(shí)的一個(gè)重要指標(biāo)。
(5)封 裝
常見(jiàn)的微處理器芯片封裝主要有QFP、BGA兩大類(lèi)型。BGA類(lèi)型的封裝焊接比較麻煩，一般的小公司都不會(huì)焊，但BGA封裝的芯片體積會(huì)小很多。如果產(chǎn)品對(duì)芯片體積要求不嚴(yán)格，選型時(shí)最好選擇QFP封裝。
(6)芯片的可延續(xù)性及技術(shù)的可繼承性
目前，產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度很快，所以在選型時(shí)要考慮芯片的可升級(jí)性。如果是同一廠(chǎng)家同一內(nèi)核系列的芯片，其技術(shù)可繼承性就較好。應(yīng)該考慮知名半導(dǎo)體公司，然后查詢(xún)其相關(guān)產(chǎn)品，再作出判斷。
(7)價(jià)格及供貨保證
芯片的價(jià)格和供貨也是必須考慮的因素。許多芯片目前處于試用階段(sampling)，其價(jià)格和供貨就會(huì)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，所以選型時(shí)盡量選擇有量產(chǎn)的芯片。
(8)仿真器
仿真器是硬件和底層軟件調(diào)試時(shí)要用到的工具，開(kāi)發(fā)初期如果沒(méi)有它基本上會(huì)寸步難行。選擇配套適合的仿真器，將會(huì)給開(kāi)發(fā)帶來(lái)許多便利。對(duì)于已經(jīng)有仿真器的人們，在選型過(guò)程中要考慮它是否支持所選的芯片。
(9)OS及開(kāi)發(fā)工具
作為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，在選型芯片時(shí)必須考慮其對(duì)軟件的支持情況，如支持什么樣的OS等。對(duì)于已有OS的人們，在選型過(guò)程中要考慮所選的芯片是否支持該OS，也可以反過(guò)來(lái)說(shuō)，即這種OS是否支持該芯片。
(10)技術(shù)支持
現(xiàn)在的趨勢(shì)是買(mǎi)服務(wù)，也就是買(mǎi)技術(shù)支持。一個(gè)好的公司的技術(shù)支持能力相對(duì)比較有保證，所以選芯片時(shí)最好選擇知名的半導(dǎo)體公司。
另外，芯片的成熟度取決于用戶(hù)的使用規(guī)模及使用情況。選擇市面上使用較廣的芯片，將會(huì)有比較多的共享資源，給開(kāi)發(fā)帶來(lái)許多便利。
這里再說(shuō)一點(diǎn)，有些廠(chǎng)家善于做MCU的簡(jiǎn)單應(yīng)用，有的廠(chǎng)家善于做工控或者更復(fù)雜的MCU和CPU的應(yīng)用，所以會(huì)各有優(yōu)劣。
CPU按指令集架構(gòu)體系分主流的有PowerPC、X86、MIPS、ARM四種，X86采用CISC指令集，POWERPC、MIPS、ARM采用RISC指令集，RISC的CPU多應(yīng)用于嵌入式。
業(yè)界PowerPC主要用于網(wǎng)絡(luò)通信市場(chǎng)，X86重點(diǎn)在PC、服務(wù)器市場(chǎng)，MIPS的目標(biāo)市場(chǎng)為網(wǎng)絡(luò)、通信等嵌入式應(yīng)用以及數(shù)字消費(fèi)類(lèi)應(yīng)用，ARM的目標(biāo)市場(chǎng)為便攜及手持計(jì)算設(shè)備、多媒體、數(shù)字消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品。
高端處理器中x86架構(gòu)雙核處理器和MIPS架構(gòu)多核處理器業(yè)務(wù)定位不一樣，MIPS處理器容易實(shí)現(xiàn)多核和多線(xiàn)程運(yùn)算，在進(jìn)行數(shù)據(jù)平面報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)表現(xiàn)出色，但單個(gè)處理器內(nèi)核結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)算和報(bào)文深度
處理時(shí)明顯不如x86和PowerPC。數(shù)據(jù)處理選用多核MIPS或NP，控制應(yīng)用選用PowerPC或嵌入式x86。
ARM器件的業(yè)界生態(tài)環(huán)境比較好，有多家芯片供應(yīng)商可以提供ARM器件，選型必須經(jīng)過(guò)多家對(duì)比分析和競(jìng)爭(zhēng)評(píng)性評(píng)估。
