1、單板硬件詳細(xì)設(shè)計報告1 概述61.1 背景61.2 單板功能描述61.3 單板運行環(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（可選）72 關(guān)鍵器件73 單板各單元詳細(xì)說明73.1 單板功能單元劃分和業(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93.3.2 時鐘分配93.3.3 單板上電、復(fù)位設(shè)計103.3.4 各單元間的時序關(guān)系103.3.5 單板整體可測試性設(shè)計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134.5 調(diào)測接口134.6 用戶接口135 單板可靠性綜合設(shè)計說明135.1 單板可靠性指標(biāo)135.2 單板故障管理設(shè)計145.2.1 主要故障模式和改進(jìn)措施145.2.2 故障定位率計算155.2.3 冗余單元倒換成功率計算155.2.4 冗余單板倒換流程156 單板可維護(hù)性設(shè)計說明157 單板信號完整性設(shè)計說明167.1 關(guān)鍵器件及相關(guān)信息167.2 關(guān)鍵信號時序要求167.3 信號串?dāng)_、毛刺、過沖的限制圍和保障措施：177.4 其他重要信號及相關(guān)處理方案177.5 物理實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)分析178 單板電源設(shè)計說明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189 器件應(yīng)用可靠性設(shè)計說明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19921器件質(zhì)量可靠性要求19922機(jī)械應(yīng)力199.2.1 可加工性209.2.2 電應(yīng)力209.2.3 環(huán)境應(yīng)力209.2.4 溫度應(yīng)力209.2.5 壽命及可維護(hù)性209.3 固有失效率較高器件改進(jìn)對策219.4 上、下電過程分析219.4.1 上下電浪涌229.4.2 器件的上下電要求229.5 器件可靠應(yīng)用薄弱點分析229.6 器件離散及最壞情況分析2210 單板熱設(shè)計說明2311 EMCESD防護(hù)及安規(guī)設(shè)計說明2311.1 單板電源、

4、地的分配圖2411.2 關(guān)鍵器件和關(guān)鍵信號的EM設(shè)計2411.3 防護(hù)設(shè)計2511.4 安規(guī)設(shè)計2511.4.1 安規(guī)器件清單2511.4.2 安規(guī)實現(xiàn)方案說明2512 單板工藝設(shè)計說明2612.1 PCB工藝設(shè)計2612.2 工藝路線設(shè)計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2612.6 新工藝詳細(xì)設(shè)計方案2713 單板結(jié)構(gòu)設(shè)計說明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2813.4 特殊器件結(jié)構(gòu)配套設(shè)計2814 其他2815 附件2815.1 安規(guī)器件清單2815.2 FME分析結(jié)果29表目錄表

5、1性能指標(biāo)描述表6表2本單板與其他單板的接口信號表12表3單板可靠性指標(biāo)評估表13表4器件級FME分析重點問題匯總表14表5關(guān)鍵器件及相關(guān)信息16表6關(guān)鍵信號時序要求16表7器件可靠性應(yīng)用隱患分析表19表8器件性能離散情況分析表22表9單板器件熱設(shè)計分析表23表10安規(guī)器件清單25表11安規(guī)器件匯總表28圖目錄1 XXX82 XXX83 總線分配示意圖94 時鐘分配示意圖105 復(fù)位邏輯示意圖106 XX時序關(guān)系圖117 XX接口時序圖128 單板供電架構(gòu)框圖179 單板電源、地分配圖24如果沒有圖目錄，則定稿后刪除圖目錄及如果沒有表目錄，則定稿后刪除表目錄及相關(guān)容；相關(guān)容。定稿后，請注意刷新

6、目錄。單板硬件詳細(xì)設(shè)計報告關(guān)鍵詞：V能夠體現(xiàn)文檔描述容主要方面的詞匯>摘要：縮略語清單：V對本文所用縮略語進(jìn)行說明，要求提供每個縮略語的英文全名和中文解釋>縮略語英文全名中文解釋概述1) 該文檔對應(yīng)的單板硬件正式名稱和版本號；2) 簡要說明單板在系統(tǒng)中的位置、作用、采用的標(biāo)準(zhǔn)。1.2 單板功能描述V在本節(jié)中簡述單板功能，容參照單板總體方案中的相關(guān)章節(jié)>1.3 單板運行環(huán)境說明v在本節(jié)中簡述單板運行環(huán)境，容參照單板總體方案中的相關(guān)章節(jié)>1.4 重要性能指標(biāo)v在本節(jié)中簡述單板性能指標(biāo)，容參照單板總體方案中的相關(guān)章節(jié)>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

7、 單板功耗可以在原理圖基本完成后，再根據(jù)器件參數(shù)、數(shù)量來計算單板的功耗。如果計算的功耗大于系統(tǒng)分配給本板的電源功率，則需要與系統(tǒng)工程師協(xié)調(diào)商議解決方案1.6 必要的預(yù)備知識（可選）為可選項，僅用于介紹較生僻的特殊技術(shù)。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，如果曾經(jīng)有多個可選對象，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 單板功能單元劃分和業(yè)務(wù)描述V從系統(tǒng)的角度闡述單板的邏輯實現(xiàn)，提供單板的邏輯框圖，劃分功能單元，對其中的各單元的

8、功能進(jìn)行簡要說明。本節(jié)可以摘要性地引用或簡述單板總體方案中的容；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，如何支撐業(yè)務(wù)功能；本節(jié)主要描述各單元部的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和相互之間的接口。如果沒有單板總體設(shè)計方案，則本部分應(yīng)詳細(xì)描述單元劃分情況。3.2 單元詳細(xì)描述電路單元如果是公司規(guī)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功能描述詳細(xì)描述本單元的功能，給出本單元的功能框圖。（圖號已在單元樣式中，必須放在附圖的

9、下面，緊跟著附圖，容描述寫：如圖1所示,2. 單元1與其他單元的接口V詳細(xì)說明本單元對其他單元接口每個/組信號的詳細(xì)定義，包括時序說明。>3. 單元1的實現(xiàn)方式詳細(xì)說明本單元的實現(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）、部邏輯框圖（含說明）。對于CPI單元，需要說明存儲器的地址分配。對于有性能指標(biāo)要求的，應(yīng)說明性能指標(biāo)實現(xiàn)方法和依據(jù)，包括仿真，試驗板的測試數(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可測試性設(shè)計從以下幾方面說明單元是否符合可測性設(shè)計要求：單元提供哪些自診斷、

10、自測試功能，實際的硬件實現(xiàn)方式、需要哪些軟件的支持。請說明單元JTAG鏈連接方式，接口定義。單元其他針對可測性需求的硬件設(shè)計。3.2.2 單元21. 單元2功能描述<詳細(xì)描述本單元的功能，給出本單元的功能框圖。（圖號已在單元樣式中，必須放在附圖的下面，緊跟著附圖，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)說明本單元對其他單元接口每個/組信號的詳細(xì)定義，包括時序說明3. 單元2的實現(xiàn)方式詳細(xì)說明本單元的實現(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）、部邏輯框圖（含說明）。對于CPI單元，需

11、要說明存儲器的地址分配。對于有性能指標(biāo)要求的，應(yīng)說明性能指標(biāo)實現(xiàn)方法和依據(jù)，包括仿真，試驗板的測試數(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2可測試性設(shè)計從以下幾方面說明單元是否符合可測性設(shè)計要求：單元提供哪些自診斷、自測試功能，實際的硬件實現(xiàn)方式、需要哪些軟件的支持。請說明單元JTAG鏈連接方式，接口定義。單元其他針對可測性需求的硬件設(shè)計。）3.3 單元間配合描述3.3.1 總線設(shè)計詳細(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 時鐘分配詳細(xì)說明有什么時鐘源，提供給什么單元，時鐘之間關(guān)系

12、如何對于輸出時鐘要增加時鐘指標(biāo)設(shè)計、對于輸入時鐘要寫清楚始終要求及裕量設(shè)計。需要給出圖示和文字解釋4 時鐘分配示意圖333單板上電、復(fù)位設(shè)計<1羊細(xì)說明單元間復(fù)位順序、Watchdogs計、復(fù)位單元加載順序。如果提供局部及全局分級復(fù)位請說明其層次關(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。并粗略估計各流程所需的時間。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)位重啟時間指系統(tǒng)從運行狀態(tài)，經(jīng)歷系統(tǒng)復(fù)位，重新恢復(fù)進(jìn)入正常運行態(tài)的時間。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、自檢、配置等。通常復(fù)位時間應(yīng)在

13、5min。斷電重啟時間指系統(tǒng)從運行狀態(tài)，經(jīng)歷斷電/通電，重新恢復(fù)進(jìn)入正常運行態(tài)的時間。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、自檢、配置；系統(tǒng)通常重啟時間在0.5小時之。單板通常重啟時間在10min之。>5復(fù)位邏輯示意圖3.3.4 各單元間的時序關(guān)系說明各單元的信號經(jīng)過哪些邏輯的處理，符合什么樣的時序關(guān)系，再輸出到另一個單元。需要說明主要時序關(guān)系，尤其是需要說明重要信號、高速信號的時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、經(jīng)過不同路徑處理但又有時序配套關(guān)系的信號、經(jīng)過背板連接的信號，都需要作時序容限分析。邏輯器件外部接口信號的時序及簡單

14、邏輯部的時序，也應(yīng)該在本文中說明（建議給出時序圖）。如果容比較多，這部分也可以以單獨的專項文檔形式輸出。對不同類型芯片、不同類型信號的時序容限要求和保障措施：注意考慮高速信號CAD/S與邏輯時序設(shè)計的配套關(guān)系。一般建議至少保證器件手冊的要求，并注意考慮在極限環(huán)境條件下（高溫或嚴(yán)寒），器件的參數(shù)變化造成時序變化、器件參數(shù)的離散性，以及布線時延與邏輯部時延疊加后，也能滿足器件手冊規(guī)定的時序容限。并注意器件替代型號和不同批次間的差異容限。>335單板整體可測試性設(shè)計v對于需要由各單元配合實現(xiàn)的可測試性設(shè)計，從以下幾方面說明單板是否符合可測性設(shè)計要求:單板提供哪些自診斷、自測試功能，實際的硬件實

15、現(xiàn)方式、需要哪些軟件的支持。請說明單板JTAG連連接方式，接口定義。單板上其他針對可測性需求的硬件設(shè)計。>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 硬件對外接口4.3 板際接口以表格形式列出單板與母板插座信號的位置和定義，弁詳細(xì)說明單板對其他單板接口，包括每一個/組信號與哪塊單板相連，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的準(zhǔn)確位置。>表2本單板與其他單板的接口信號表本板連接器編號本板任名稱I/O信號功能相連的其他板

16、名稱及連接器編號、信號名其他說明注：以上表格形式僅/供參考>7XX接口時序圖4.4 系統(tǒng)接口V單板與本系統(tǒng)外設(shè)備的接口對于需要通過電纜或光纖連接的接口部分請注明，并同時給出對連接電纜性能指標(biāo)的要求；>4.5 軟件接口在單板總體設(shè)計方案的基礎(chǔ)上，對單板軟硬件接口部分進(jìn)行進(jìn)一步的補(bǔ)充設(shè)計描述。單板軟硬件接口描述主要從以下幾個方面入手：1. 單板片選信號分配及說明；2. 中斷信號分配及說明；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)計階段基本完成，可注明參見。單板硬件詳細(xì)設(shè)計階段主要是對4、5兩部分進(jìn)行詳細(xì)描述，關(guān)鍵是要說明

17、具體的操作參數(shù)4.6 大規(guī)模邏輯接口V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、接口時序等。>4.7 調(diào)測接口詳細(xì)說明單板上所有調(diào)試用接口，包括調(diào)試專用指示燈、跳線、撥碼開關(guān)、電源保險絲、ISP接口、軟件測試接口、硬件測試點等。>4.8 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)計說明5.3 單板可靠性指標(biāo)v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)計值大于目標(biāo)值（由產(chǎn)品規(guī)

18、格書指定）時，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)計值，應(yīng)該與單板總體方案中的有關(guān)容保持一致。表3單板可靠性指標(biāo)評估表單板失效率預(yù)計值：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）器件失效率對單板總體失E效率的影響比重分析:5.4 單板故障管理設(shè)計如果已編寫器件級FM吩析報告，本節(jié)的5.2.1?5.2.3相關(guān)容可以說明參見XXX單板器件級FM吩析報告，或把該報告作為一個包附件插入本節(jié)，不必重復(fù)羅列。5.2.1 主要故障模式和改進(jìn)措

19、施結(jié)合單板器件級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，弁對軟件、硬件分別提出檢測和補(bǔ)償方案、對測試提出故障驗證需求。1.器件級FME分析重點問題匯總表表4器件級FME分析重點問題匯總表"件名稱故障模式對本板的影響對系統(tǒng)的最終影響嚴(yán)酷度類別（改進(jìn)前）建議增加故障檢測方法建議增加檢測靈敏度建議增加補(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)FM吩析結(jié)果，對軟件故障檢測、隔離、恢復(fù)提出調(diào)整方案，弁確定軟件部分的支撐方案3 .硬件故障管理需求根據(jù)FM吩析結(jié)果，對硬件故障檢測、隔離、恢復(fù)提出解決方案。弁確定硬件部分的支撐方案4 .測試驗證

20、方案根據(jù)FM吩析結(jié)果，對測試驗證提出方案，弁確定可測試性的方案（測試接口等）。>5.2.2故障定位率計算5.2.3 冗余單元倒換成功率計算5.2.4 冗余單板倒換流程給出冗余單板從故障發(fā)生、檢測、切換，直至故障恢復(fù)的流程圖。弁粗略估計各流程所需的時間。通常冗余單元倒換時間定義為：倒換時間=檢測/定位時間+資源處理時間+倒換時間+同步確認(rèn)時間。主要考間要求越嚴(yán)格。對SD傳輸?shù)染W(wǎng)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)級別越高的設(shè)備，倒換時絡(luò)級別較高的設(shè)備，主備倒換時間應(yīng)小于50ms對網(wǎng)絡(luò)級別稍低的設(shè)備，倒換時間可以適當(dāng)降低要求，但不應(yīng)超過2so通常，檢測/定位時間在mi級，不同產(chǎn)品

21、、不同檢測方法間差異較大；資源處理時間指數(shù)據(jù)備份時間，在ms-s級；倒換時間指倒換電路動作時間，通常us級；同步確認(rèn)時間通常ms級。>6 單板可維護(hù)性設(shè)計說明本節(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)計要求：（部分容可參見可測試性設(shè)計的章節(jié)）單板提供PCB蹩輯版本號上報功能的方式。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 單板信號完整性設(shè)計說明本節(jié)由硬件

22、開發(fā)人員協(xié)助CAD/S工程師完成?？芍苯右没蜃⒚鲄⒁奀AD/SI工程師輸出的單板SI工程設(shè)計方案和規(guī)則驅(qū)動設(shè)計要求表單。如果是注明參見，以下的容可省略。注意與邏輯時序設(shè)計的配套，保證在極限使用溫度條件下，器件的參數(shù)變化造成時序變化、器件參數(shù)的離散性，以及布線時延與邏輯部時延疊加后，也能滿足器件手冊規(guī)定的時序容限。本節(jié)容僅適用于數(shù)字電路部分，對模擬電路、電源板及輔助性單板的設(shè)計不需要考慮。>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，器件對外接口電平種類，物理實現(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舊IS/SPICE模型對外接口類型、電平種類及速

23、率、負(fù)載特性物理連接實現(xiàn)方式（高密高速）(如75W點對多點)（如ECL）7.2 關(guān)鍵信號時序要求v關(guān)鍵信號的時序參數(shù)要求及簡要分析>表6關(guān)鍵信號時序要求器件名稱接口類型及信號名稱時鐘周期(ns)最大輸出有效時間(ns)最小輸出保持時間(ns)最小輸入建立時間(ns)最小輸入保持時間(ns)7.3 信號串?dāng)_、毛刺、過沖的限制圍和保障措施:串?dāng)_主要受布線影響，毛刺受到布線、匹配、邏輯設(shè)計的多重影響；過沖主要受到匹配的影響。本節(jié)說明對這幾種問題的控制措施：>7.4 其他重要信號及相關(guān)處理方案其他重要網(wǎng)絡(luò)(如高速信號、時鐘等)特性，多單負(fù)載、單雙向、工作頻率，相關(guān)電氣特性、時序、噪聲容限要

24、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，分析物理實現(xiàn)的要點、難點，對所需要的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，說明實際實現(xiàn)方式。>8單板電源設(shè)計說明本節(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、電源部分的EMOfe源上下電順序控制、電源監(jiān)控及備份等功能單元。對供電結(jié)構(gòu)的進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計說明。>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)計給出供電結(jié)構(gòu)中的各個功能單元的詳細(xì)設(shè)計說明：電源模塊選用說明：給出主要電源模塊和電源芯片

25、的型號、主用/備用器件的各種參數(shù)（包括輸入特性、輸出特性、對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)計要求（結(jié)合熱設(shè)計工作）、板電源電路對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，對于低壓大電流應(yīng)考慮線路壓降的補(bǔ)償設(shè)計。防護(hù)設(shè)計：單板電源輸入端口應(yīng)有相應(yīng)的抑制浪涌電壓和電流的設(shè)計；緩啟動設(shè)計：為支持熱插拔，電源輸入端口應(yīng)有相應(yīng)的緩啟動電路，可參考公司的規(guī)電路；EM設(shè)計：單板上的電源模塊應(yīng)有相應(yīng)的EM濾波電路設(shè)計，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。對于芯片一側(cè)的濾波電路也應(yīng)給出簡單描述；監(jiān)控設(shè)計：若單板有對工作電壓有監(jiān)控

26、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CPUDSPCOR與IO采用不同的電源供電，通常有I/O電壓和Core電壓的上下電時序和壓差要求，在單板電源設(shè)計時需要考慮這一點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：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)計并提供備份詳細(xì)設(shè)計方案；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)計說明：對于一些特殊應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計說明，如低壓大電流單板供電時，要考慮線路壓降的補(bǔ)償設(shè)

27、計等。9器件應(yīng)用可靠性設(shè)計說明V器件可靠應(yīng)用分析要求在單板詳細(xì)設(shè)計過程中的原理圖初稿完成階段開始啟動，在單板原理圖完成之前輸出。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?？芍苯右没蜃⒚鲄⒁姷钠骷煽繎?yīng)用分析報告。如果是注明參見，以下的容可省略。按照單板總體設(shè)計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)計及改進(jìn)對策制定、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，弁提出設(shè)計更改建議。9.1 單板器件可靠應(yīng)用分析結(jié)論必選項。采用下列表格，按器件（編碼）、電路對單板可靠應(yīng)用分析結(jié)論進(jìn)行規(guī)化表述，對一個器件或電路所有相關(guān)問題集中描述，便于對分

28、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問題分類問題及影響描述嚴(yán)重程度解決措施是否采納/原因填寫指導(dǎo)1、對存在的問題提出可操作的解決措施，多個解決措施要按重要程度排序2、問題分類選項為：電過應(yīng)力與浪涌、靜電ESDEM3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）4、設(shè)計不采納時需注明簡要原因9.2 器件工程可靠性需求符合度分析必選項。根據(jù)單板原理圖初稿，對單板硬件總體方案中器件工程可靠性需求部分的容進(jìn)行檢查分析，將

29、不符合項做為問題點提出9.2.1 器件質(zhì)量可靠性要求V根據(jù)單板總體設(shè)計方案中器件工程可靠性需求部分對應(yīng)章節(jié)的要求，重點檢查器件的選用是否符合要求，提出不符合項，做為問題點由硬件開發(fā)人員進(jìn)行決策，對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)計方案中器件工程可靠性需求部分對應(yīng)章節(jié)的要求，對產(chǎn)品的設(shè)計具與操、生產(chǎn)工作、市場使用提出的約束條件進(jìn)行檢查，并對器件這方面的性能進(jìn)行重點關(guān)注923可加工性根據(jù)單板總體設(shè)計方案中器件工程可靠性需求部分對應(yīng)章節(jié)的要求，重點檢查器件的可加工性要求是否滿足，如ES要求、潮敏要求、可焊性要求等，提出不符合項，并給出建議改進(jìn)措施，做為

30、問題點由硬件工程師決策。924電應(yīng)力重點對單板外部電接口器件防護(hù)設(shè)計進(jìn)行分析，如器件抗閂鎖、浪涌能力的選擇，防護(hù)能級分析，接地分析等，提出問題點。>925環(huán)境應(yīng)力v根據(jù)單板總體設(shè)計方案中器件工程可靠性需求部分對應(yīng)章節(jié)的要求，重點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產(chǎn)品設(shè)計采取的防護(hù)措施是否可行，提出問題點。>926溫度應(yīng)力V對單板硬件總體方案中器件工程可靠性需求部分的容進(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。所有器件工作溫度圍符合單板規(guī)格要求，長期功耗大的功率器件、IC提出散熱或布局要求>927

31、壽命及可維護(hù)性va、對于存在機(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、電池，導(dǎo)致器件性能的逐步降低，對這些器件提出預(yù)防性維修的原則。其中，晶振的頻率會隨著使用時間發(fā)生緩慢的頻率偏移，衡量這個指標(biāo)的參數(shù)就是老化率。設(shè)計系統(tǒng)時主要考慮系統(tǒng)時鐘容限>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)計要點：A-根據(jù)要求的老化率選用合適的頻率源類型。B-對于低頻率晶振，有更低的老化率。在設(shè)計系統(tǒng)時，必須考慮頻率源老化對時鐘精度的影響。VCTCQVC0C)選取的壓控頻率圍必須大于其壽命周期的最大頻率偏差圍，頻率偏差包括：溫度頻率穩(wěn)定度、電壓變化

32、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)計時考慮所有頻率偏差的總和。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、故障上報需求；為方便復(fù)雜套片、新器件、存儲器故障點的定位，需要設(shè)計相應(yīng)的JTAG或功能自測程序，以便故障定位，盡量保證用最小的代價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、還可以對于ES敏感等有損傷積累效應(yīng)的器件，提出生產(chǎn)過程單板測試要求，盡可能在生產(chǎn)過程采取針對性加嚴(yán)測試對策，防止此類問題流向市場，造成市場事故，影響單板返修率。>9.3 固有失效率較高器件改進(jìn)對策必選項。按照器件固有失效率先后順序，列出對單板可靠性影響排在

33、前列的器件，弁給出改進(jìn)對策，失效率預(yù)計結(jié)果僅供參考，關(guān)鍵是給出改進(jìn)對策，促進(jìn)可靠性增長。>序號器件名稱/型號器件編他器件預(yù)計失效率(F)器件使用數(shù)(Q預(yù)計失效率(F*Q)可靠性增長改進(jìn)對策改進(jìn)后的預(yù)計器件失效率(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。根據(jù)原理圖初稿，對單板上電、下電或熱插撥的瞬態(tài)過程進(jìn)行分析，提出問題點,確保:所有器件不發(fā)生閂鎖，不導(dǎo)致信號關(guān)聯(lián)板器件閂鎖；不受上、下電過程產(chǎn)生的器件外部、部浪涌損傷；上電的地、電源、信號順序組合符合器件可靠工作要求；復(fù)位電路可靠，保證所有器件對復(fù)位時間要

34、求；不影響共用相同電源的其它系統(tǒng)功能；>941上下電浪涌v對有熱插撥要求的單板，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v分析單板電源及上下電順序是否滿足器件的上下電時間要求及上下電順序要求。>9.5 器件可靠應(yīng)用薄弱點分析必選項。目的：根據(jù)各類器件可靠應(yīng)用檢視/分析要素表、CHECKLIT規(guī)進(jìn)行詳細(xì)分析，找出問題點。）9.6 器件離散及最壞情況分析可選項。重點分析同一編碼下的不同廠家器件參數(shù)的圍、極限值差異，在設(shè)計電路中，是否存在容差設(shè)

35、計不夠，導(dǎo)致兩廠家器件不能互換使用的情況，弁給出設(shè)計改進(jìn)措施，包括影響單板加工、使用維護(hù)方面的差異點，如失效率、失效模式、壽命、潮敏等級、靜電等級、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-100口s-PLCC28>表8器件性能離散情況分析表廠家名稱廠家型號參數(shù)1（單位）參數(shù)2（單位）差異分析結(jié)論設(shè)計對策測試對策驗證對策10單板熱設(shè)計說明本節(jié)由硬件開發(fā)人員負(fù)責(zé)，熱設(shè)計工程師提供指導(dǎo)和審核。由熱設(shè)計工程師確定該單板在熱問題方面是否需要重點關(guān)注（一般在總體設(shè)計階段確定，若總體設(shè)計階段沒有確定，需要熱設(shè)計工程師根

36、據(jù)整機(jī)的散熱條件和單板布局和功耗狀況加以確定）。非重點關(guān)注單板本節(jié)由硬件開發(fā)人員負(fù)責(zé)，重點單板由熱設(shè)計工程師協(xié)助完成。對于非重點關(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)計指導(dǎo)或者對應(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)計工程師。同時按照下表給出熱設(shè)計結(jié)論。對于重點關(guān)注單板：熱設(shè)計工程師根據(jù)單板詳細(xì)熱設(shè)計報告文檔模板輸出該單板的詳細(xì)熱設(shè)計報告，弁同時按照下表給出熱設(shè)計結(jié)論。單板詳細(xì)熱設(shè)計報告可能包括通用（有編碼）散熱器選型設(shè)計，特殊散熱器設(shè)計方案，單板PCB（指P

37、C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，單板溫度控制要求和策略等容及相應(yīng)的熱分析過程。>表9單板器件熱設(shè)計分析表器件名稱/型號溫度（結(jié)溫/殼溫）（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）自動生成11EMCESD防護(hù)及安規(guī)設(shè)計說明本節(jié)由硬件開發(fā)人員負(fù)責(zé)，EMC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，弁對重點環(huán)節(jié)（例如匯接點）的方明。式予以說VCC"7T1“ci保-VCC2CPU油It心V25V33單板-48v板單板二圖9單板電源、地分配圖11

38、.2關(guān)鍵器件和關(guān)鍵信號的EMC設(shè)計a） 列舉單板設(shè)計中時鐘、高速信號、復(fù)位信號的種類與頻率，以及這些信號對實現(xiàn)的方式。b） 注明對電源有特殊要求（如幅值、紋波、電流等）的關(guān)鍵器件的型號及其的方式。c） 對PCB布局布線有特殊要求的關(guān)鍵器件型號及實現(xiàn)的方式。d） 描述對單板有局部屏蔽要求的電路及關(guān)鍵器件型號、實現(xiàn)的方式。e） 描述接口電路的接口類型、速率，對應(yīng)的器件型號，接口電路的EMC/EMI如果該文檔前面有描述，此處可以填寫“參見上面硬件對外接口部分”防護(hù)設(shè)計EM口的要求,EM（要求、實現(xiàn)和ES配套設(shè)計。11.3說明影響單板的外來破壞因素、對應(yīng)的防護(hù)措施（包括防雷擊等），主要針對接口電路11

39、.4安規(guī)設(shè)計描述單板的安規(guī)設(shè)計要素、實現(xiàn)方式以及對PC安規(guī)設(shè)計的要求。>11.4.1安規(guī)器件清單請按照下面的示例填寫完整EUT勺安規(guī)器件清單。其中各列的填寫指導(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/部件名稱和小制造商名稱/商標(biāo)型號主要技術(shù)數(shù)據(jù)符合標(biāo)準(zhǔn)US/CAN或ccr認(rèn)證文件編號國際認(rèn)證類型是否有手冊和證書單板2中的安規(guī)器件（單板名稱）DC/DCconverterHoldluck-ZYTPSR70-DInput:-48-60VDCOutput:+3.3V/40A,+5V/34A,+12V/25A

40、UL/E227062EmersonFusePowerconnectorLasermodularother11.4.2安規(guī)實現(xiàn)方案說明12單板工藝設(shè)計說明V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。>12.1 PCB工藝設(shè)計VPC基材（新板材）；最佳表面鍍層；長x寬x厚及特殊尺寸公差（裝配、釧接、壓接等）、孔徑公差等要求；層間結(jié)構(gòu)的對稱性設(shè)計方案（防變形要求）；拼板設(shè)計方案；滿足生產(chǎn)設(shè)備加工能力的設(shè)計方案；PC最小線寬、線距，最小孔徑、過孔最小間距等設(shè)計方案。>12.2 工藝路線設(shè)計v根據(jù)器件密度、PC尺寸、相關(guān)設(shè)備產(chǎn)能、加工效率等設(shè)計單板加工路線，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，測試路線等。單板加工直通率預(yù)計，單板返修考慮。>12.3 工藝互連可靠性分析器件、PC熱設(shè)計；PC制作、PC航局等基于可靠性的設(shè)計方案；防護(hù)設(shè)計方案等>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；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；器件尺