硬件單板詳細(xì)設(shè)計(jì)文檔模板

1、單板硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)報(bào)告目錄1概述 61.1背景 61.2單板功能描述 61.3單板運(yùn)行環(huán)境說明 61.4重要性能指標(biāo) 61.5單板功耗 61.6必要的預(yù)備知識(shí)（可選）72關(guān)鍵器件 73單板各單元詳細(xì)說明 73.1單板功能單元?jiǎng)澐趾蜆I(yè)務(wù)描述 73.2單元詳細(xì)描述 73.2.1單元 173.2.2單元 283.3單元間配合描述 93.3.1總線設(shè)計(jì) 93.3.2時(shí)鐘分配 93.3.3單板上電、復(fù)位設(shè)計(jì) 103.3.4各單元間的時(shí)序關(guān)系 103.3.5單板整體可測(cè)試性設(shè)計(jì) 113.3.6軟件加載方式說明 113.3.7基本邏輯和大規(guī)模邏輯加載方式說明 114硬件對(duì)外接口 114.1板際接口 114.2

2、系統(tǒng)接口 124.3軟件接口 124.4大規(guī)模邏輯接口 124.5調(diào)測(cè)接口 134.6用戶接口 135單板可靠性綜合設(shè)計(jì)說明 135.1單板可靠性指標(biāo) 135.2單板故障管理設(shè)計(jì) 145.2.1主要故障模式和改進(jìn)措施 145.2.2故障定位率計(jì)算 155.2.3冗余單元倒換成功率計(jì)算 155.2.4冗余單板倒換流程 156單板可維護(hù)性設(shè)計(jì)說明 157單板信號(hào)完整性設(shè)計(jì)說明 167.1關(guān)鍵器件及相關(guān)信息 167.2關(guān)鍵信號(hào)時(shí)序要求 167.3信號(hào)串?dāng)_、毛刺、過沖的限制范圍和保障措施：167.4其他重要信號(hào)及相關(guān)處理方案 177.5物理實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)分析 178單板電源設(shè)計(jì)說明 178.1單板供電原

3、理框圖 178.2單板電源各功能模塊詳細(xì)設(shè)計(jì) 179器件應(yīng)用可靠性設(shè)計(jì)說明 189.1單板器件可靠應(yīng)用分析結(jié)論 189.2器件工程可靠性需求符合度分析 199.2.1器件質(zhì)量可靠性要求 199.2.2機(jī)械應(yīng)力 199.2.3可加工性 199.2.4電應(yīng)力 209.2.5環(huán)境應(yīng)力 209.2.6溫度應(yīng)力 209.2.7壽命及可維護(hù)性 209.3固有失效率較高器件改進(jìn)對(duì)策 219.4上、下電過程分析 219.4.1上下電浪涌 219.4.2器件的上下電要求 219.5器件可靠應(yīng)用薄弱點(diǎn)分析 229.6器件離散及最壞情況分析 2210單板熱設(shè)計(jì)說明 2311EMC、ESD、防護(hù)及安規(guī)設(shè)計(jì)說明 231

4、1.1單板電源、地的分配圖 2311.2關(guān)鍵器件和關(guān)鍵信號(hào)的 EMC 設(shè)計(jì) 2411.3防護(hù)設(shè)計(jì) 2411.4安規(guī)設(shè)計(jì) 2511.4.1安規(guī)器件清單 2511.4.2安規(guī)實(shí)現(xiàn)方案說明 2512單板工藝設(shè)計(jì)說明 2512.1PCB 工藝設(shè)計(jì) 2512.2工藝路線設(shè)計(jì) 2612.3工藝互連可靠性分析 2612.4元器件工藝解決方案 2612.5單板工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2612.6新工藝詳細(xì)設(shè)計(jì)方案 2713單板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明 2713.1拉手條或機(jī)箱結(jié)構(gòu) 2713.2指示燈、面板開關(guān) 2713.3緊固件 2713.4特殊器件結(jié)構(gòu)配套設(shè)計(jì) 2814其他 2815附件 2815.1安規(guī)器件清單 2815.2F

5、MEA 分析結(jié)果 28表目錄性能指標(biāo)描述表 6本單板與其他單板的接口信號(hào)表 11單板可靠性指標(biāo)評(píng)估表 13器件級(jí) FMEA 分析重點(diǎn)問題匯總表 14關(guān)鍵器件及相關(guān)信息 16關(guān)鍵信號(hào)時(shí)序要求 16器件可靠性應(yīng)用隱患分析表 18器件性能離散情況分析表 22單板器件熱設(shè)計(jì)分析表 23安規(guī)器件清單 25安規(guī)器件匯總表 28圖目錄圖 1XXX8圖 2XXX8圖 3 總線分配示意圖 9圖 4 時(shí)鐘分配示意圖 10圖 5 復(fù)位邏輯示意圖 10圖 6XX 時(shí)序關(guān)系圖 11圖 7XX 接口時(shí)序圖 12圖 8 單板供電架構(gòu)框圖 17圖 9 單板電源、地分配圖 24如果沒有表目錄，則定稿后刪除表目錄及相關(guān)內(nèi)容；如果

6、沒有圖目錄，則定稿后刪除圖目錄及相關(guān)內(nèi)容。定稿后，請(qǐng)注意刷新目錄。表表表表表表表表表表表單板硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)報(bào)告關(guān)鍵詞：能夠體現(xiàn)文檔描述內(nèi)容主要方面的詞匯摘要：縮略語清單：對(duì)本文所用縮略語進(jìn)行說明，要求提供每個(gè)縮略語的英文全名和中文解釋縮略語英文全名中文解釋1 概述1.11）該文檔對(duì)應(yīng)的單板硬件正式名稱和版本號(hào);2）簡(jiǎn)要說明單板在系統(tǒng)中的位置、作用、采用的標(biāo)準(zhǔn)。在本節(jié)中簡(jiǎn)述單板功能，內(nèi)容參照單板總體方案中的相關(guān)章節(jié)1.3單板運(yùn)行環(huán)境說明1.4重要性能指標(biāo)表 1 性能指標(biāo)描述表性能指標(biāo)名稱性能指標(biāo)要求說明1.5單板功耗1.6必要的預(yù)備知識(shí)（可選）為可選項(xiàng)，僅用于介紹較生僻的特殊技術(shù)。1.2單板功能描

7、述2關(guān)鍵器件這部分由硬件開發(fā)人員負(fù)責(zé)，采購工程師協(xié)助完成。對(duì)單板中的關(guān)鍵器件詳細(xì)說明其軟硬件特性并分析優(yōu)缺點(diǎn)，如果曾經(jīng)有多個(gè)可選對(duì)象，應(yīng)說明目前選擇該器件的原因和不選其他可能性的原因。如果單板總體方案中說明已經(jīng)充分，本節(jié)可以不寫，或稍作補(bǔ)充。3單板各單元詳細(xì)說明3.1單板功能單元?jiǎng)澐趾蜆I(yè)務(wù)描述從系統(tǒng)的角度闡述單板的邏輯實(shí)現(xiàn)，提供單板的邏輯框圖，劃分功能單元，對(duì)其中的各單元的功能進(jìn)行簡(jiǎn)要說明。本節(jié)可以摘要性地引用或簡(jiǎn)述單板總體方案中的內(nèi)容；在這里先劃分單元，闡述單元之間的關(guān)系，再按單元分章節(jié)，在單元章節(jié)中分別描述各單元的功能、接口、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和可編程器件。需要說明硬件與邏輯、軟件的配合分工關(guān)系，如

8、何支撐業(yè)務(wù)功能；本節(jié)主要描述各單元內(nèi)部的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和相互之間的接口。如果沒有單板總體設(shè)計(jì)方案，則本部分應(yīng)詳細(xì)描述單元?jiǎng)澐智闆r。3.2單元詳細(xì)描述電路單元如果是公司規(guī)范且有詳細(xì)文檔，可以直接引用（說明單元電路的參考資料名稱），并說明調(diào)整細(xì)節(jié)（與參考電路不同的部分）。3.2.1單元 11 .單元 1 功能描述v 詳細(xì)描述本單元的功能，給出本單元的功能框圖。（圖號(hào)已在單元樣式中，必須放在附圖的下面，緊跟著附圖，內(nèi)容描述寫：如圖 1 所示，）圖 1XXX2 .單元 1 與其他單元的接口詳細(xì)說明本單元對(duì)其他單元接口每個(gè)/組信號(hào)的詳細(xì)定義，包括時(shí)序說明。3 .單元 1 的實(shí)現(xiàn)方式詳細(xì)說明本單元的實(shí)現(xiàn)方法，包

9、括使用的芯片、主要電路分析和解釋。如果本單元使用了可編程器件，此處應(yīng)提供可編程器件的外部管腳圖（含說明）、內(nèi)部邏輯框圖（含說明）。對(duì)于 CPU 單元，需要說明存儲(chǔ)器的地址分配。對(duì)于有性能指標(biāo)要求的，應(yīng)說明性能指標(biāo)實(shí)現(xiàn)方法和依據(jù)，包括仿真，試驗(yàn)板的測(cè)試數(shù)據(jù)等。需要說明硬件與邏輯、軟件的配合分工關(guān)系，如何支撐業(yè)務(wù)功能；4 .單元 1 可測(cè)試性設(shè)計(jì)從以下幾方面說明單元是否符合可測(cè)性設(shè)計(jì)要求：?jiǎn)卧峁┠男┳栽\斷、自測(cè)試功能，實(shí)際的硬件實(shí)現(xiàn)方式、需要哪些軟件的支持。請(qǐng)說明單元 JTAG 鏈連接方式，接口定義。單元內(nèi)其他針對(duì)可測(cè)性需求的硬件設(shè)計(jì)。3.2.2單元 21 .單元 2 功能描述v 詳細(xì)描述本單元

10、的功能，給出本單元的功能框圖。（圖號(hào)已在單元樣式中，必須放在附圖的下面，緊跟著附圖，內(nèi)容描述寫：如圖 1 所示，）圖 2XXX2 .單元 2 與其他單元的接口詳細(xì)說明本單元對(duì)其他單元接口每個(gè)/組信號(hào)的詳細(xì)定義，包括時(shí)序說明。3 .單元 2 的實(shí)現(xiàn)方式詳細(xì)說明本單元的實(shí)現(xiàn)方法，包括使用的芯片、主要電路分析和解釋。如果本單元使用了可編程器件，此處應(yīng)提供可編程器件的外部管腳圖（含說明）、內(nèi)部邏輯框圖（含說明）。對(duì)于 CPU 單元，需要說明存儲(chǔ)器的地址分配。對(duì)于有性能指標(biāo)要求的，應(yīng)說明性能指標(biāo)實(shí)現(xiàn)方法和依據(jù)，包括仿真，試驗(yàn)板的測(cè)試數(shù)據(jù)等。需要說明硬件與邏輯、軟件的配合分工關(guān)系，如何支撐業(yè)務(wù)功能；4 .

11、單元 2 可測(cè)試性設(shè)計(jì)從以下幾方面說明單元是否符合可測(cè)性設(shè)計(jì)要求：?jiǎn)卧峁┠男┳栽\斷、自測(cè)試功能，實(shí)際的硬件實(shí)現(xiàn)方式、需要哪些軟件的支持。請(qǐng)說明單元 JTAG 鏈連接方式，接口定義。單元內(nèi)其他針對(duì)可測(cè)性需求的硬件設(shè)計(jì)。3.3單元間配合描述3.3.1總線設(shè)計(jì)詳細(xì)說明采用什么總線，什么工作方式，下掛什么單元。需要給出圖示和文字解釋。圖 3 總線分配示意圖3.3.2時(shí)鐘分配詳細(xì)說明有什么時(shí)鐘源，提供給什么單元，時(shí)鐘之間關(guān)系如何。對(duì)于輸出時(shí)鐘要增加時(shí)鐘指標(biāo)設(shè)計(jì)、對(duì)于輸入時(shí)鐘要寫清楚始終要求及木&量設(shè)計(jì)。需要給出圖示和文字解釋。圖 4 時(shí)鐘分配示意圖3.3.3單板上電、復(fù)位設(shè)計(jì)詳細(xì)說明單元間復(fù)位

12、順序、Watchdog 設(shè)計(jì)、復(fù)位單元加載順序。如果提供局部及全局分級(jí)復(fù)位請(qǐng)說明其層次關(guān)系。需要給出圖示和文字解釋。給出單板復(fù)位、斷電重啟的流程圖。并粗略估計(jì)各流程所需的時(shí)間。需要結(jié)合故障管理方案，考慮在故障情況下的復(fù)位重啟要求復(fù)位重啟時(shí)間指系統(tǒng)從運(yùn)行狀態(tài)，經(jīng)歷系統(tǒng)復(fù)位，重新恢復(fù)進(jìn)入正常運(yùn)行態(tài)的時(shí)間。復(fù)位類型通常包括：軟件復(fù)位、硬件復(fù)位。主要考慮單板的軟、硬件復(fù)位。復(fù)位一般包括基本的底層啟動(dòng)、自檢、配置等。通常復(fù)位時(shí)間應(yīng)在 5min 內(nèi)。斷電重啟時(shí)間指系統(tǒng)從運(yùn)行狀態(tài)，經(jīng)歷斷電/通電，重新恢復(fù)進(jìn)入正常運(yùn)行態(tài)的時(shí)間。應(yīng)考慮系統(tǒng)斷電和單板斷電重啟，重啟一般包括：基本的底層啟動(dòng)、自檢、配置；系統(tǒng)通常重

13、啟時(shí)間在 0.5 小時(shí)之內(nèi)。單板通常重啟時(shí)間在 10min 之內(nèi)。圖 5 復(fù)位邏輯示意圖3.3.4各單元間的時(shí)序關(guān)系說明各單元的信號(hào)經(jīng)過哪些邏輯的處理，符合什么樣的時(shí)序關(guān)系，再輸出到另一個(gè)單元。需要說明主要時(shí)序關(guān)系，尤其是需要說明重要信號(hào)、高速信號(hào)的時(shí)序容限是否能保證充分的可靠性；一般情況下，經(jīng)過可編程邏輯器件處理的信號(hào)、經(jīng)過不同路徑處理但又有時(shí)序配套關(guān)系的信號(hào)、經(jīng)過背板連接的信號(hào)，都需要作時(shí)序容限分析。邏輯器件外部接口信號(hào)的時(shí)序及簡(jiǎn)單邏輯內(nèi)部的時(shí)序，也應(yīng)該在本文中說明（建議給出時(shí)序圖）。如果內(nèi)容比較多，這部分也可以以單獨(dú)的專項(xiàng)文檔形式輸出。對(duì)不同類型芯片、不同類型信號(hào)的時(shí)序容限要求和保障措施

14、：注意考慮高速信號(hào) CAD/SI 與邏輯時(shí)序設(shè)計(jì)的配套關(guān)系。一般建議至少保證器件手冊(cè)的要求，并注意考慮在極限環(huán)境條件下（高溫或本板連接器本板信號(hào)I/O信號(hào)功能相連的其他板名稱及其他說明嚴(yán)寒），器件的參數(shù)變化造成時(shí)序變化、器件參數(shù)的離散性，以及布線時(shí)延與邏輯內(nèi)部時(shí)延疊加后,也能滿足器件手冊(cè)規(guī)定的時(shí)序容限。并注意器件替代型號(hào)和不同批次間的差異容限。圖 6XX 時(shí)序關(guān)系圖3.3.5單板整體可測(cè)試性設(shè)計(jì)對(duì)于需要由各單元配合實(shí)現(xiàn)的可測(cè)試性設(shè)計(jì)，從以下幾方面說明單板是否符合可測(cè)性設(shè)計(jì)要單板提供哪些自診斷、自測(cè)試功能，實(shí)際的硬件實(shí)現(xiàn)方式、需要哪些軟件的支持請(qǐng)說明單板 JTAG 鏈連接方式，接口定義。單板上其

15、他針對(duì)可測(cè)性需求的硬件設(shè)計(jì)。3.3.6軟件加載方式說明3.3.7基本邏輯和大規(guī)模邏輯加載方式說明4硬件對(duì)外接口4.1板際接口以表格形式列出單板與母板插座信號(hào)的位置和定義，并詳細(xì)說明單板對(duì)其他單板接口，包括每一個(gè)/組信號(hào)與哪塊單板相連，輸入/輸出關(guān)系。以波形圖的形式說明每組接口的時(shí)序，如果接口是標(biāo)準(zhǔn)接口（或其子集），如 PCI,只需給出必要的說明。接口信號(hào)僅僅給出定義是不夠的，表格形式可以使讀者很快找到信號(hào)的準(zhǔn)確位置。表 2 本單板與其他單板的接口信號(hào)表編 P名稱連接器編號(hào)、信號(hào)名注：以上表格形式僅供參考圖 7XX 接口時(shí)序圖4.2系統(tǒng)接口單板與本系統(tǒng)外設(shè)備的接口。對(duì)于需要通過電纜或光纖連接的接

16、口部分請(qǐng)注明，并同時(shí)給出對(duì)連接電纜性能指標(biāo)的要求；4.3軟件接口在單板總體設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，對(duì)單板軟硬件接口部分進(jìn)行進(jìn)一步的補(bǔ)充設(shè)計(jì)描述。單板軟硬件接口描述主要從以下幾個(gè)方面入手：1 .單板片選信號(hào)分配及說明；2 .中斷信號(hào)分配及說明；3 .通信端口分配及說明；4 .寄存器分配及說明；5 .關(guān)鍵器件操作說明；其中 1、2、3 三部分在單板總體設(shè)計(jì)階段基本完成，可注明參見。單板硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)階段主要是對(duì) 4、5 兩部分進(jìn)行詳細(xì)描述，關(guān)鍵是要說明具體的操作參數(shù)。4.4大規(guī)模邏輯接口說明單板硬件各單元與大規(guī)模邏輯的接口定義、處理信息類型、配套控制方式、接口時(shí)序等。4.5調(diào)測(cè)接口詳細(xì)說明單板上所有調(diào)試用

17、接口，包括調(diào)試專用指示燈、跳線、撥碼開關(guān)、電源保險(xiǎn)絲、ISP 接口、軟件測(cè)試接口、硬件測(cè)試點(diǎn)等。4.6用戶接口詳細(xì)說明單板的面板上所有與用戶有關(guān)的接口，包括面板指示燈、光口、以太網(wǎng)口、同軸電纜接口、串口、跳線、撥碼開關(guān)等。5單板可靠性綜合設(shè)計(jì)說明5.1單板可靠性指標(biāo)本節(jié)由硬件開發(fā)人員負(fù)責(zé)，可靠性工程師提供指導(dǎo)和審核。參照單板總體方案中的內(nèi)容。本節(jié)需要修正單板總體方案中的估算數(shù)據(jù)。當(dāng)單板的失效率預(yù)計(jì)值大于目標(biāo)值（由產(chǎn)品規(guī)格書指定）時(shí)，需要參考器件應(yīng)用工程師的意見給出提高前四類失效率較大的元器件可靠性的措施。下表中的預(yù)計(jì)值，應(yīng)該與單板總體方案中的有關(guān)內(nèi)容保持一致。表 3 單板可靠性指標(biāo)評(píng)估表單板失

18、效率預(yù)計(jì)值：FIT單板失效率修正值：FIT單板失效率目標(biāo)值：FIT器件類別器件失效率器件失效率所占比重（%）提局可靠性的措施備注說明：“器件失效率所占比重”即某一類（或型號(hào)）器件失效率對(duì)單板總體失效率的影響比分析:5.2單板故障管理設(shè)計(jì)如果已編寫器件級(jí) FMEA 分析報(bào)告，本節(jié)的 5.2.15.2.3 相關(guān)內(nèi)容可以說明參見XXXX 單板器件級(jí) FMEA 分析報(bào)告，或把該報(bào)告作為一個(gè)包附件插入本節(jié)，不必重復(fù)羅列。5.2.1主要故障模式和改進(jìn)措施結(jié)合單板器件級(jí) FMEA（故障模式影響分析）可靠性分析結(jié)果，列出單板分析前存在的影響較大的故障模式，并對(duì)軟件、硬件分別提出檢測(cè)和補(bǔ)償方案、對(duì)測(cè)試提出故障驗(yàn)

19、證需求。1 .器件級(jí) FMEA 分析重點(diǎn)問題匯總表表 4 器件級(jí) FME 給析重點(diǎn)問題匯總表器件名稱故障模式對(duì)本板的影響對(duì)系統(tǒng)的最終影響嚴(yán)酷度類別（改進(jìn)前）建議增加故障檢測(cè)方法建議增加檢測(cè)靈敏度建議增加補(bǔ)償措施嚴(yán)酷度類別（改進(jìn)后）2 .軟件故障管理需求根據(jù) FMEA 分析結(jié)果，對(duì)軟件故障檢測(cè)、隔離、恢復(fù)提出調(diào)整方案，并確定軟件部分的支撐方案3 .硬件故障管理需求根據(jù) FMEA 分析結(jié)果，對(duì)硬件故障檢測(cè)、隔離、恢復(fù)提出解決方案。并確定硬件部分的支撐萬案根據(jù) FMEA 分析結(jié)果，對(duì)測(cè)試驗(yàn)證提出方案，并確定可測(cè)試性的方案（測(cè)試接口等）。5.2.2故障定位率計(jì)算5.2.3冗余單元倒換成功率計(jì)算5.2.

20、4冗余單板倒換流程給出冗余單板從故障發(fā)生、檢測(cè)、切換，直至故障恢復(fù)的流程圖。并粗略估計(jì)各流程所需的時(shí)間。通常冗余單元倒換時(shí)間定義為：倒換時(shí)間=檢測(cè)/定位時(shí)間+資源處理時(shí)間+倒換時(shí)間+同步確認(rèn)時(shí)間。主要考察冗余單元倒換不中斷正常業(yè)務(wù)的能力。通常處于網(wǎng)絡(luò)級(jí)別越高的設(shè)備，倒換時(shí)間要求越嚴(yán)格。對(duì) SDH 傳輸?shù)染W(wǎng)絡(luò)級(jí)別較高的設(shè)備，主備倒換時(shí)間應(yīng)小于 50ms,對(duì)網(wǎng)絡(luò)級(jí)別稍低的設(shè)備，倒換時(shí)間可以適當(dāng)降低要求，但不應(yīng)超過 2s。通常，檢測(cè)/定位時(shí)間在 ms 級(jí)，不同產(chǎn)品、不同檢測(cè)方法間差異較大；資源處理時(shí)間指數(shù)據(jù)備份時(shí)間，在 mss 級(jí)；倒換時(shí)間指倒換電路動(dòng)作時(shí)間，通常 us 級(jí)；同步確認(rèn)時(shí)間通常 ms

21、級(jí)。6單板可維護(hù)性設(shè)計(jì)說明本節(jié)由硬件開發(fā)人員負(fù)責(zé)，技術(shù)支持工程師（TSS）提供指導(dǎo)和審核。從以下幾方面說明單板是否符合可維護(hù)性設(shè)計(jì)要求：（部分內(nèi)容可參見可測(cè)試性設(shè)計(jì)的章節(jié)）單板提供 PCB 和邏輯版本號(hào)上報(bào)功能的方式。單板支持邏輯、單板軟件和數(shù)據(jù)的加載和配置的方式，包括在線加載和遠(yuǎn)程加載。單板能通過單板軟件完成哪些設(shè)置、控制和操作，如工作方式設(shè)置、復(fù)位、倒換、閉塞、解閉塞、端口自環(huán)和單板自環(huán)等，硬件部分是如何支撐這些功能的。7單板信號(hào)完整性設(shè)計(jì)說明本節(jié)由硬件開發(fā)人員協(xié)助 CAD/SI 工程師完成?？芍苯右没蜃⒚鲄⒁?CAD/SI 工程師輸出的單板 SI 工程設(shè)計(jì)方案和規(guī)則驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)要求表單。如

22、果是注明參見，以下的內(nèi)容可省略。注意與邏輯時(shí)序設(shè)計(jì)的配套，保證在極限使用溫度條件下，器件的參數(shù)變化造成時(shí)序變化、器件參數(shù)的離散性，以及布線時(shí)延與邏輯內(nèi)部時(shí)延疊加后，也能滿足器件手冊(cè)規(guī)定的時(shí)序容限。本節(jié)內(nèi)容僅適用于數(shù)字電路部分，對(duì)模擬電路、電源板及輔助性單板的設(shè)計(jì)不需要考慮。7.1關(guān)鍵器件及相關(guān)信息關(guān)鍵器件清單，器件模型狀況，器件對(duì)外接口電平種類，物理實(shí)現(xiàn)具體方式描述等。表 5 關(guān)鍵器件及相關(guān)信息器件名稱器件功能器件封裝是否有IBIS/SPICE模型對(duì)外接口類型、 電平種類及速率、負(fù)載特性物理連接實(shí)現(xiàn)方式(高密高速)(如 75W 點(diǎn)對(duì)多點(diǎn))（如 ECL）7.2關(guān)鍵信號(hào)時(shí)序要求關(guān)鍵信號(hào)的時(shí)序參數(shù)要

23、求及簡(jiǎn)要分析表 6 關(guān)鍵信號(hào)時(shí)序要求器件名稱接口口及 e#名稱時(shí)鐘周期(ns)取大輸出功效時(shí)間(ns)最小輸出保持時(shí)間(ns)最小輸入建立時(shí)間(ns)最小輸入保持時(shí)間(ns)7.3信號(hào)用擾、毛刺、過沖的限制范圍和保障措施：串?dāng)_主要受布線影響，毛刺受到布線、匹配、邏輯設(shè)計(jì)的多重影響；過沖主要受到匹配的影響。本節(jié)說明對(duì)這幾種問題的控制措施:7.4其他重要信號(hào)及相關(guān)處理方案其他重要網(wǎng)絡(luò)（如高速信號(hào)、時(shí)鐘等）特性，多單負(fù)載、單雙向、工作頻率，相關(guān)電氣特性、時(shí)序、噪聲容限要求，以及從布線角度考慮滿足這些要求的具體措施等等。7.5物理實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)分析本節(jié)可選。綜合考慮單板硬件方案，分析物理實(shí)現(xiàn)的要點(diǎn)、難點(diǎn)

24、，對(duì)所需要的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，說明實(shí)際實(shí)現(xiàn)方式。8單板電源設(shè)計(jì)說明本節(jié)由硬件開發(fā)人員負(fù)責(zé)，電源工程師提供指導(dǎo)和審核。8.1單板供電原理框圖根據(jù)單板總體供電方案，畫出單板的供電結(jié)構(gòu)框圖，包括防護(hù)、緩啟動(dòng)、電源部分的 EMC、電源上下電順序控制、電源監(jiān)控及備份等功能單元。對(duì)供電結(jié)構(gòu)的進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)說明。圖 8 單板供電架構(gòu)框圖8.2單板電源各功能模塊詳細(xì)設(shè)計(jì)給出供電結(jié)構(gòu)中的各個(gè)功能單元的詳細(xì)設(shè)計(jì)說明：電源模塊選用說明：給出主要電源模塊和電源芯片的型號(hào)、主用/備用器件的各種參數(shù)（包括輸入特性、輸出特性、對(duì)降額的考慮和可靠性指標(biāo)等）以及廠家和替代信息、應(yīng)用要求等；確定電源散熱設(shè)計(jì)要求（結(jié)合熱設(shè)計(jì)工作）

25、、板內(nèi)電源電路對(duì)外接電源沖擊的隔離、濾波能力、異常狀態(tài)的保護(hù)（限壓和限流）等，對(duì)于低壓大電流應(yīng)考慮線路壓降的補(bǔ)償設(shè)計(jì)。防護(hù)設(shè)計(jì)：?jiǎn)伟咫娫摧斎攵丝趹?yīng)有相應(yīng)的抑制浪涌電壓和電流的設(shè)計(jì)；緩啟動(dòng)設(shè)計(jì)：為支持熱插拔，電源輸入端口應(yīng)有相應(yīng)的緩啟動(dòng)電路，可參考公司的規(guī)范電路；EMC 設(shè)計(jì)：?jiǎn)伟迳系碾娫茨K應(yīng)有相應(yīng)的 EMI 濾波電路設(shè)計(jì)，包括電源模塊和電源芯片的輸入濾波和給分電源的輸出濾波設(shè)計(jì)。對(duì)于芯片一側(cè)的濾波電路也應(yīng)給出簡(jiǎn)單描述；監(jiān)控設(shè)計(jì)：若單板有對(duì)工作電壓有監(jiān)控要求，需有相應(yīng)的電壓監(jiān)控方案；上下電順序控制說明：若單板對(duì)上下電有要求，應(yīng)有相應(yīng)的控制電路，一些超大規(guī)模器件如 CPU、DSP,CORE 與

26、IO 采用不同的電源供電，通常有 I/O 電壓和 Core 電壓的上下電時(shí)序和壓差要求，在單板電源設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮這一點(diǎn)并在電路原理上要保證滿足芯片上下電要求?？煽啃栽O(shè)計(jì)：要進(jìn)行失效模式影響度分析，電源功率使用要保證足夠的電氣性能降額；根據(jù)單板可靠性要求，電源考慮是否備份設(shè)計(jì)并提供備份詳細(xì)設(shè)計(jì)方案；系統(tǒng)應(yīng)考慮用戶異常使用或誤操作引起的故障，并有實(shí)際的防護(hù)措施：例如防直流極性反接保護(hù)等；其他設(shè)計(jì)說明：對(duì)于一些特殊應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)說明，如低壓大電流單板供電時(shí)，要考慮線路壓降的補(bǔ)償設(shè)計(jì)等。9器件應(yīng)用可靠性設(shè)計(jì)說明器件可靠應(yīng)用分析要求在單板詳細(xì)設(shè)計(jì)過程中的原理圖初稿完成階段開始啟動(dòng)，在單板原理圖完成之前

27、輸出。 本節(jié)由硬件開發(fā)人員和器件可靠應(yīng)用工程師共同完成。 可直接引用或注明參見的 器件可靠應(yīng)用分析報(bào)告 。如果是注明參見，以下的內(nèi)容可省略。按照單板總體設(shè)計(jì)方案中的器件工程需求分析的要求，進(jìn)行單板器件工程需求符合度分析、單板硬件返修率預(yù)計(jì)及改進(jìn)對(duì)策制定、 上下電過程分析、 器件替代容差分析和器件離散性最壞情況分析， 并提出設(shè)計(jì)更改建議。9.1單板器件可靠應(yīng)用分析結(jié)論必選項(xiàng)。采用下列表格，按器件（編碼）、電路對(duì)單板可靠應(yīng)用分析結(jié)論進(jìn)行規(guī)范化表述，對(duì)一個(gè)器件或電路所有相關(guān)問題集中描述，便于對(duì)分析結(jié)論進(jìn)行跟蹤。9.1.1編碼、描述/電路名稱：表 7 器件可靠性應(yīng)用隱患分析表器件位號(hào)問題分類問題及影響

28、描述嚴(yán)重程度解決措施是否采納/原因填寫指導(dǎo)：1、對(duì)存在的問題提出可操作的解決措施，多個(gè)解決措施要按重要程度排序2、問題分類選項(xiàng)為：電過應(yīng)力與浪涌、靜電 ESD、EMC 因素、溫度應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力、潮敏、焊接工藝與焊料、其他環(huán)境應(yīng)力、替代或批次參數(shù)容差、器件正常壽命到期、器件廠家設(shè)計(jì)制造缺陷、3、嚴(yán)重程度包括致命、嚴(yán)重、一般、提示。（一般不考慮致命選項(xiàng)）4、設(shè)計(jì)不采納時(shí)需注明簡(jiǎn)要原因。9.2器件工程可靠性需求符合度分析必選項(xiàng)。根據(jù)單板原理圖初稿，對(duì)單板硬件總體方案中器件工程可靠性需求部分的內(nèi)容進(jìn)行檢查分析，將不符合項(xiàng)做為問題點(diǎn)提出。9.2.1器件質(zhì)量可靠性要求根據(jù)單板總體設(shè)計(jì)方案中器件工程可靠性需

29、求部分對(duì)應(yīng)章節(jié)的要求， 重點(diǎn)檢查器件的選用是否符合要求，提出不符合項(xiàng)，做為問題點(diǎn)由硬件開發(fā)人員進(jìn)行決策，對(duì)于選用的可靠性不高的器件，要給出建議解決措施。9.2.2機(jī)械應(yīng)力根據(jù)單板總體設(shè)計(jì)方案中器件工程可靠性需求部分對(duì)應(yīng)章節(jié)的要求，對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工具與操作、市場(chǎng)使用提出的約束條件進(jìn)行檢查，并對(duì)器件這方面的性能進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注。9.2.3可加工性根據(jù)單板總體設(shè)計(jì)方案中器件工程可靠性需求部分對(duì)應(yīng)章節(jié)的要求，重點(diǎn)檢查器件的可加工性要求是否滿足，如 ESD 要求、潮敏要求、可焊性要求等，提出不符合項(xiàng)，并給出建議改進(jìn)措施,做為問題點(diǎn)由硬件工程師決策。9.2.4電應(yīng)力重點(diǎn)對(duì)單板外部電接口器件防護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析

30、，如器件抗閂鎖、浪涌能力的選擇，防護(hù)能級(jí)分析，接地分析等，提出問題點(diǎn)。9.2.5環(huán)境應(yīng)力根據(jù)單板總體設(shè)計(jì)方案中器件工程可靠性需求部分對(duì)應(yīng)章節(jié)的要求，重點(diǎn)檢查選用的器件是否滿足環(huán)境應(yīng)力要求以及不滿足時(shí)產(chǎn)品設(shè)計(jì)采取的防護(hù)措施是否可行，提出問題點(diǎn)。9.2.6溫度應(yīng)力對(duì)單板硬件總體方案中器件工程可靠性需求部分的內(nèi)容進(jìn)行檢查分析， 檢查器件的溫度降額,以及溫度問題較多的器件是否在設(shè)計(jì)上有保障，并提出產(chǎn)品在加工過程中的熱應(yīng)力限制。所有器件工作溫度范圍符合單板規(guī)格要求，長(zhǎng)期功耗大的功率器件、IC 提出散熱或布局要求9.2.7壽命及可維護(hù)性a、對(duì)于存在機(jī)械摩擦如接插件、硬盤、風(fēng)扇，或存在材料衰竭，如晶體、光耦

31、、電池，導(dǎo)致器件性能的逐步降低，對(duì)這些器件提出預(yù)防性維修的原則。其中，晶振的頻率會(huì)隨著使用時(shí)間發(fā)生緩慢的頻率偏移，衡量這個(gè)指標(biāo)的參數(shù)就是老化率。設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)主要考慮系統(tǒng)時(shí)鐘容限初始頻率準(zhǔn)確度+溫度頻率穩(wěn)定度+電壓變化頻率穩(wěn)定度+負(fù)載變化頻率穩(wěn)定度+十年老化率。設(shè)計(jì)要點(diǎn)：A-根據(jù)要求的老化率選用合適的頻率源類型。B-對(duì)于低頻率晶振，有更低的老化率。C-在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，必須考慮頻率源老化對(duì)時(shí)鐘精度的影響。VCTCXO、VCOCXO 選取的壓控頻率范圍必須大于其壽命周期內(nèi)的最大頻率偏差范圍，頻率偏差包括：溫度頻率穩(wěn)定度、電壓變化頻率穩(wěn)定度、負(fù)載變化頻率穩(wěn)定度、十年老化、初始頻率準(zhǔn)確度。設(shè)計(jì)時(shí)考慮所有頻率

32、偏差的總和。b、從單板維修器件故障定位角度出發(fā)，提出單板上電自檢、故障上報(bào)需求；為方便復(fù)雜套片、新器件、存儲(chǔ)器故障點(diǎn)的定位，需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的 JTAG 或功能自測(cè)程序，以便故障定位，盡量保證用最小的代價(jià)能夠判斷出是什么器件或功能有問題，是否存在工藝焊接方面的問題等；c、還可以對(duì)于 ESD 敏感等有損傷積累效應(yīng)的器件，提出生產(chǎn)過程單板測(cè)試要求，盡可能在生產(chǎn)過程采取針對(duì)性加嚴(yán)測(cè)試對(duì)策，防止此類問題流向市場(chǎng)，造成市場(chǎng)事故，影響單板返修率。9.3周有失效率較高器件改進(jìn)對(duì)策必選項(xiàng)。按照器件固有失效率先后順序，列出對(duì)單板可靠性影響排在前列的器件，并給出改進(jìn)對(duì)策，失效率預(yù)計(jì)結(jié)果僅供參考，關(guān)鍵是給出改進(jìn)對(duì)策，促

33、進(jìn)可靠性增長(zhǎng)。序號(hào)器件名稱/型號(hào)器件編碼器件預(yù)計(jì)失效率(F)器件使用數(shù)(Q)預(yù)計(jì)失效率(F*Q)可靠性增長(zhǎng)改進(jìn)對(duì)策改進(jìn)后的預(yù)計(jì)器件失效率(F1)改進(jìn)后的器件使用數(shù)(Q1)改進(jìn)后的預(yù)計(jì)失效率(F1*Q1)1電容2接插件3晶振特殊說明:9.4上、下電過程分析必選項(xiàng)。根據(jù)原理圖初稿，對(duì)單板上電、下電或熱插撥的瞬態(tài)過程進(jìn)行分析，提出問題點(diǎn),確保：所有器件不發(fā)生閂鎖，不導(dǎo)致信號(hào)關(guān)聯(lián)板器件閂鎖；不受上、下電過程產(chǎn)生的器件外部、內(nèi)部浪涌損傷；上電的地、電源、信號(hào)順序組合符合器件可靠工作要求；復(fù)位電路可靠，保證所有器件對(duì)復(fù)位時(shí)間要求；不影響共用相同電源的其它系統(tǒng)功能；9.4.1上下電浪涌對(duì)有熱插撥要求的單板，

34、其上所有與板外的接口電路，包括電源電路，都要進(jìn)行潛在上下電通路分析，對(duì)上下電可能產(chǎn)生的電浪涌進(jìn)行分析，避免器件在單板上下電時(shí)承受異常電浪涌導(dǎo)致器件失效。9.4.2器件的上下電要求分析單板電源及上下電順序是否滿足器件的上下電時(shí)間要求及上下電順序要求9.5器件可靠應(yīng)用薄弱點(diǎn)分析必選項(xiàng)。目的：根據(jù)各類器件可靠應(yīng)用檢視/分析要素表、CHECKLIST、規(guī)范進(jìn)行詳細(xì)分析,找出問題點(diǎn)。9.6器件離散及最壞情況分析可選項(xiàng)。重點(diǎn)分析同一編碼下的不同廠家器件參數(shù)的范圍、極限值差異，在設(shè)計(jì)電路中，是否存在容差設(shè)計(jì)不夠，導(dǎo)致兩廠家器件不能互換使用的情況，并給出設(shè)計(jì)改進(jìn)措施，包括影響單板加工、使用維護(hù)方面的差異點(diǎn)，如

35、失效率、失效模式、壽命、潮敏等級(jí)、靜電等級(jí)、外形公差、管腳材料及可焊性、包裝形式。編碼、描述/電路名稱：例如 38010008A/D 轉(zhuǎn)換器-ADC0809-8 位-100s-PLCC28表 8 器件性能離散情況分析表廠家名稱廠家型號(hào)參數(shù) 1（單位）參數(shù) 2（單位）差異分析結(jié)論設(shè)計(jì)對(duì)策測(cè)試對(duì)策驗(yàn)證對(duì)策10 單板熱設(shè)計(jì)說明本節(jié)由硬件開發(fā)人員負(fù)責(zé)，熱設(shè)計(jì)工程師提供指導(dǎo)和審核。由熱設(shè)計(jì)工程師確定該單板在熱問題方面是否需要重點(diǎn)關(guān)注（一般在總體設(shè)計(jì)階段確定，若總體設(shè)計(jì)階段沒有確定，需要熱設(shè)計(jì)工程師根據(jù)整機(jī)的散熱條件和單板布局和功耗狀況加以確定）。非重點(diǎn)關(guān)注單板本節(jié)由硬件開發(fā)人員負(fù)責(zé)，重點(diǎn)單板由熱設(shè)計(jì)工程

36、師協(xié)助完成。對(duì)于非重點(diǎn)關(guān)注單板： 硬件開發(fā)人員根據(jù) 散熱器選型與應(yīng)用設(shè)計(jì)指導(dǎo) 或者對(duì)應(yīng)的散熱器選型軟件 （2003年初推出），確定關(guān)鍵器件是否需要散熱器增強(qiáng)散熱，散熱器的選型和散熱器編碼，散熱器的安裝要求；若現(xiàn)有編碼的散熱器無法解決散熱問題，需要求助熱設(shè)計(jì)工程師。同時(shí)按照下表給出熱設(shè)計(jì)結(jié)論。對(duì)于重點(diǎn)關(guān)注單板：熱設(shè)計(jì)工程師根據(jù)單板詳細(xì)熱設(shè)計(jì)報(bào)告文檔模板輸出該單板的詳細(xì)熱設(shè)計(jì)報(bào)告，并同時(shí)按照下表給出熱設(shè)計(jì)結(jié)論。單板詳細(xì)熱設(shè)計(jì)報(bào)告可能包括通用（有編碼）散熱器選型設(shè)計(jì)，特殊散熱器設(shè)計(jì)方案，單板 PCB（指 PCB 本身的銅箔連線和過孔等）散熱方案，器件與單板的接觸設(shè)計(jì)，單板溫度控制要求和策略等內(nèi)容及相

37、應(yīng)的熱分析過程。表 9 單板器件熱設(shè)計(jì)分析表器件名稱/型號(hào)溫度（結(jié)溫/克溫）（C）溫度降額比（）是否滿足要求注：該表可以通過散熱器選型軟件（2003 年初推出）自動(dòng)生成11EMC、ESD、防護(hù)及安規(guī)設(shè)計(jì)說明本節(jié)由硬件開發(fā)人員負(fù)責(zé)，EMC 工程師、防護(hù)工程師和安規(guī)工程師提供指導(dǎo)和審核。11.1單板電源、地的分配圖參考下面的圖示方式，表示出本板的電源和地線分布圖，并對(duì)重點(diǎn)環(huán)節(jié)（例如匯接點(diǎn)）的方式予以說明圖 9 單板電源、地分配圖11.2關(guān)鍵器件和關(guān)鍵信號(hào)的 EMC 設(shè)計(jì)a）列舉單板設(shè)計(jì)中時(shí)鐘、高速信號(hào)、復(fù)位信號(hào)的種類與頻率，以及這些信號(hào)對(duì) EMC 的要求，實(shí)現(xiàn)的方式。b）注明對(duì)電源有特殊要求（如幅

38、值、紋波、電流等）的關(guān)鍵器件的型號(hào)及其 EMC 要求、實(shí)現(xiàn)的方式。c）XPCB 布局布線有特殊要求的關(guān)鍵器件型號(hào)及實(shí)現(xiàn)的方式。d）描述對(duì)單板有局部屏蔽要求的電路及關(guān)鍵器件型號(hào)、實(shí)現(xiàn)的方式。e）描述接口電路的接口類型、速率，對(duì)應(yīng)的器件型號(hào)，接口電路的 EMC/EMI 和 ESD 配套設(shè)計(jì)。如果該文檔前面有描述，此處可以填寫“參見上面硬件對(duì)外接口部分”。11.3防護(hù)設(shè)計(jì)說明影響單板的外來破壞因素、對(duì)應(yīng)的防護(hù)措施（包括防雷擊等），主要針對(duì)接口電路11.4安規(guī)設(shè)計(jì)描述單板的安規(guī)設(shè)計(jì)要素、實(shí)現(xiàn)方式以及對(duì) PCB 安規(guī)設(shè)計(jì)的要求。11.4.1安規(guī)器件清單請(qǐng)按照下面的示例填寫完整 EUT 的安規(guī)器件清單。其

39、中各列的填寫指導(dǎo)，以及相關(guān)信息的獲取方式，參見單板硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書。除第 1 歹 U 外，要求使用英文填寫表 10 安規(guī)器件清單模 塊或 單板 名稱器件/部件名稱和制造商名稱/商標(biāo)型號(hào)主要技術(shù)數(shù)據(jù)符合標(biāo)準(zhǔn)US/CAN 或CCN 認(rèn)證文件編號(hào)國(guó)際認(rèn)證類型是否有證書單板 2中的安規(guī)器件（單板名稱）DC/DCconverterHoldluck-ZYTPSR70-DInput:-48-60VDCOutput:+3.3V/40A,+5V/34A,+12V/25AUL/E227062EmersonFusePowerconnectorLasermodularother11.4.2安規(guī)實(shí)現(xiàn)方案說明12 單板

40、工藝設(shè)計(jì)說明本節(jié)由硬件開發(fā)人員和單板工藝工程師、裝備工程師協(xié)同完成。12.1PCB 工藝設(shè)計(jì)PCB 基材（新板材）；最佳表面鍍層；長(zhǎng) X 寬 X 厚及特殊尺寸公差（裝配、鐘接、壓接等）、孔徑公差等要求；層間結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性設(shè)計(jì)方案（防變形要求）；拼板設(shè)計(jì)方案；滿足生產(chǎn)設(shè)備加工能力的設(shè)計(jì)方案；PCB 最小線寬、線距，最小孔徑、過孔最小間距等設(shè)計(jì)方案。12.2工藝路線設(shè)計(jì)根據(jù)器件密度、PCB 尺寸、相關(guān)設(shè)備產(chǎn)能、加工效率等設(shè)計(jì)單板加工路線，包括根據(jù)產(chǎn)品防護(hù)方案確定的組裝后處理方式（如涂覆等），以及老化方式，測(cè)試路線等。單板加工直通率預(yù)計(jì)，單板返修考慮。12.3工藝互連可靠性分析器件、PCB 熱設(shè)計(jì)；PCB 制作、PCB 布局等基于可靠性的設(shè)計(jì)方案；防護(hù)設(shè)計(jì)方案等12.4元器件工藝解決方案溫度、濕度、靜電敏感器件加工可靠性分析；特殊器件（含新器件）封裝確認(rèn)、焊盤以及鋼網(wǎng)設(shè)計(jì)；根據(jù)工藝路線選用非核心器件，以及它們的優(yōu)選封裝；確認(rèn)器件種類總數(shù)是否超過生產(chǎn)線上限；器件