硬件單板詳細設計文檔模板

1、單板硬件詳細設計報告1 概述 71.1 背景 71.2 單板功能描述 71.3 單板運行環(huán)境說明 71.4 重要性能指標 71.5 單板功耗 71.6 必要的預備知識（ 選） 82 關鍵器件 83 單板各單元詳細說明 83.1 單板功能單元劃分和業(yè)務描述 83.2 單元詳細描述 93.2.1 單元 1 93.2.2 單元 2 103.3 單元間配合描述 113.3.1 總線設計 113.3.2 時鐘分配 113.3.3 單板上電、復位設計 113.3.4 各單元間的時序關系 123.3.5 單板整體可測試性設計 123.3.6 軟件加載方式說明 133.3.7 基本邏輯和大規(guī)模邏輯加載方式說明

2、 134 硬件對外接口 134.1 板際接口 134.2 系統(tǒng)接口 144.3 軟件接口 144.4 大規(guī)模邏輯接口 144.5 調測接口 154.6 用戶接口 155 單板可靠性綜合設計說明 155.1 單板可靠性指標 155.2 單板故障管理設計 165.2.1 主要故障模式和改進措施 165.2.2 故障定位率計算 175.2.3 冗余單元倒換成功率計算 175.2.4 冗余單板倒換流程 176 單板可維護性設計說明 187 單板信號完整性設計說明 187.1 關鍵器件及相關信息 187.2 關鍵信號時序要求 197.3 信號串擾、毛刺、過沖的PM制圍和保障措施： 197.4 其他重要信

3、號及相關處理方案 197.5 物理實現(xiàn)關鍵技術分析 198 單板電源設計說明 208.1 單板供電原理框圖 208.2 單板電源各功能模塊詳細設計 209 器件應用可靠性設計說明 219.1 單板器件可靠應用分析結論 219.2 器件工程可靠性需求符合度分析 229.2.1 器件質量可靠性要求 229.2.2 機械應力 229.2.3 可加工性 229.2.4 電應力 239.2.5 環(huán)境應力 239.2.6 溫度應力 239.2.7 壽命及可維護性 239.3 固有失效率較高器件改進對策 249.4 上、下電過程分析 249.4.1 上下電浪涌 249.4.2 器件的上下電要求 259.5

4、器件可靠應用薄弱點分析 259.6 器件離散及最壞情況分析 2510 單板熱設計說明 2611 EMC、ESD、防護及安規(guī)設計說明 2711.1 單板電源、地的分配圖 2711.2 關鍵器件和關鍵信號的 EMC設計 2711.3 防護設計 2811.4 安規(guī)設計 2811.4.1 安規(guī)器件清單 2811.4.2 安規(guī)實現(xiàn)方案說明 2912 單板工藝設計說明 2912.1 PCB工藝設計 2912.2 工藝路線設計 2912.3 工藝互連可靠性分析 3012.4 元器件工藝解決方案 3012.5 單板工藝結構設計 3012.6 新工藝詳細設計方案 3013 單板結構設計說明 3113.1 拉手條

5、或機箱結構 3113.2 指示燈、面板開關 3113.3 緊固件 3113.4 特殊器件結構配套設計 3114 其他 3215 附件 3215.1 安規(guī)器件清單 3215.2 FMEA分析結果 32表目錄表1性能指標描述表 7表2本單板與其他單板的接口信號表 13表3單板可靠性指標評估表 15表4器件級FMEA分析重點問題匯總表 16表5關鍵器件及相關信息 18表6關鍵信號時序要求 19表7器件可靠性應用隱患分析表 21表8器件性能離散情況分析表 25表9單板器件熱設計分析表 26表10安規(guī)器件清單 28表11安規(guī)器件匯總表 32圖目錄圖 1XXX 9圖 2XXX 10圖3總線分配示意圖 11

6、圖4時鐘分配示意圖 11圖5復位邏輯示意圖 12圖6XX時序關系圖 12圖7XX接口時序圖 14圖8單板供電架構框圖 20圖9單板電源、地分配圖 27如果沒有表目錄，則定稿后刪除表目錄及相關容；如果沒有圖目錄，則定稿后刪除圖目錄及相關容。定稿后，請注意刷新目錄。單板硬件詳細設計報告關鍵詞：能夠體現(xiàn)文檔描述容主要方面的詞匯>摘要：縮略語清單：對本文所用縮略語進行說明，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1 概述1.11）該文檔對應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、采用的標準。1.2 單板功能描述在本節(jié)中簡述單板功能，容參照單

7、板總體方案中的相關章節(jié) >1.3 單板運行環(huán)境說明在本節(jié)中簡述單板運行環(huán)境，容參照單板總體方案中的相關章節(jié)>1.4 重要性能指標在本節(jié)中簡述單板性能指標，容參照單板總體方案中的相關章節(jié) >1.5單板功耗表1性能指標描述表性能指標名稱性能指標要求說明可以在原理圖基本完成后，再根據器件參數、數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)調商議解決方案1.6 必要的預備知識（可選）為可選項，僅用于介紹較生僻的特殊技術。2 關鍵器件這部分由硬件開發(fā)人員負責，采購工程師協(xié)助完成。對單板中的關鍵器件詳細說明其軟硬件 特性并分析優(yōu)缺點，如果曾經有多個

8、可選對象，應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充分，本節(jié)可以不寫，或稍作補充。 3 單板各單元詳細說明3.1 單板功能單元劃分和業(yè)務描述從系統(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 的功能進行簡要說明。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、數據結構和可編程器件。需要說明硬件與邏輯、軟件的配合分工關系，如何支撐業(yè)務 功能；本節(jié)主要描述各單元部的詳細結構和相互之間的接口。如果沒有單板總體設計方案，則本 部分應詳細描述單

9、元劃分情況。3.2 單元詳細描述電路單元如果是公司規(guī)且有詳細文檔，可以直接引用（說明單元電路的參考資料名稱），并 說明調整細節(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 1 XXX2 .單元1與其他單元的接口詳細說明本單元對其他單元接口每個/組信號的詳細定義，包括時序說明。3 .單元1的實現(xiàn)方式詳細說明本單元的實現(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，此處應提供可編程器件的外部管腳圖（含說明）、部邏輯框圖（含說明）

10、。對于CPU單元，需要說明存儲器的地址分配。對于有性能指標要求的，應說明性能指標實現(xiàn)方法和依據，包括 仿真，試驗板的測試數據等。需要說明硬件與邏輯、軟件的配合分工關系，如何支撐業(yè)務功能；4 .單元1可測試性設計從以下幾方面說明單元是否符合可測性設計要求：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計。5 .單元2功能描述詳細描述本單元的功能，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 2 XXX6 .單元2與其他單元的接口詳細說明本單

11、元對其他單元接口每個/組信號的詳細定義，包括時序說明。7 .單元2的實現(xiàn)方式詳細說明本單元的實現(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CPU單元，需要說明存儲器的地址分配。 對于有性能指標要求的，應說明性能指標實現(xiàn)方法和依據，包括仿真，試驗板的測試數據等。需要說明硬件與邏輯、軟件的配合分工關系，如何支撐業(yè)務功能；8 .單元2可測試性設計從以下幾方面說明單元是否符合可測性設計要求：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。

12、單元其他針對 可測性需求的硬件設計。3.3 單元間配合描述3.3.1 總線設計詳細說明采用什么總線，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 時鐘分配詳細說明有什么時鐘源，提供給什么單元，時鐘之間關系如何。對于輸出時鐘要增加時鐘指標設計、對于輸入時鐘要寫清楚始終要求及木&量設計。需要給出圖示和文字解釋。>圖4時鐘分配示意圖3.3.3 單板上電、復位設計詳細說明單元間復位順序、Watchdog設計、復位單元加載順序。 如果提供局部及全局分級 復位請說明其層次關系。 需要給出圖示和文字解釋。給出單板復位、斷電重啟的流程圖。 并粗略 估

13、計各流程所需的時間。需要結合故障管理方案，考慮在故障情況下的復位重啟要求 >復位重啟時間指系統(tǒng)從運行狀態(tài)，經歷系統(tǒng)復位，重新恢復進入正常運行態(tài)的時間。復位類 型通常包括：軟件復位、硬件復位。主要考慮單板的軟、硬件復位。復位一般包括基本的底層啟動、 自檢、配置等。通常復位時間應在5min。斷電重啟時間 指系統(tǒng)從運行狀態(tài)，經歷斷電/通電，重新恢復進入正常運行態(tài)的時間。應考慮 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。圖5復位邏輯示意圖3.3.4 各單元間的時序關系說明各單元的信號經過哪些邏輯的處理，符合什

14、么樣的時序關系，再輸出到另一個單元。需 要說明主要時序關系，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，經過可編程邏輯器件處理的信號、經過不同路徑處理但又有時序配套關系的信號、經 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邏輯部的時序， 也應該在本文中說明（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/SI與邏輯時序設計的配套關系。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 或嚴寒），器件的參數變化造成時

15、序變化、器件參數的離散性，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。>圖6 XX時序關系圖3.3.5 單板整體可測試性設計對于需要由各單元配合實現(xiàn)的可測試性設計，從以下幾方面說明單板是否符合可測性設計要 求:單板提供哪些自診斷、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板JTAG鏈連接方式，接口定義。單板上其他針對可測性需求的硬件設計。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4.1 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，并詳細說明單板對其他單板

16、接口，包括 每一個/組信號與哪塊單板相連，輸入/輸出關系。以波形圖的形式說明每組接口的時序，如果接口 是標準接口（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P本板信號 名稱I/O信號功能相連的其他板名稱及 連接器編號、信號名其他說明注：以上表格形式僅供參考圖7 XX接口時序圖4.2 系統(tǒng)接口單板與本系統(tǒng)外設備的接口。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的要求；>4.3 軟件接口在單板總體設計方案的基礎上，對單板軟硬件接口部分進行進一步的

17、補充設計描述。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 .關鍵器件操作說明；其中1、2、3三部分在單板總體設計階段基本完成，可注明參見。單板硬件詳細設計階段主要是對4、5兩部分進行詳細描述，關鍵是要說明具體的操作參數。>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、接口時序等。4.5 調測接口詳細說明單板上所有調試用接口，包括調試專用指示燈、跳線、撥碼開關、電源保險絲、ISP接口、軟件測試接口、硬件測試點等。4.6 用戶接口詳細說明

18、單板的面板上所有與用戶有關的接口，包括面板指示燈、光口、以太網口、同軸電 纜接口、串口、跳線、撥碼開關等。5 單板可靠性綜合設計說明5.1 單板可靠性指標本節(jié)由硬件開發(fā)人員負責，可靠性工程師提供指導和審核。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據。當單板的失效率預計值大于目標值（由產品規(guī)格書指定）時，需要參考器件應用工程師的意見 給出提高前四類失效率較大的元器件可靠性的措施。下表中的預計值，應該與單板總體方案中的有 關容保持一致。表3單板可靠性指標評估表單板失效率預計值：FIT單板失效率修正值：FIT單板失效率目標值：FIT器件類別器件失效率器件失效率所占 比重（%）提局可

19、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效率的影響比分析:5.2 單板故障管理設計如果已編寫器件級FMEA分析報告，本節(jié)的5.2.15.2.3相關容可以說明參見XXXX單板器件級FMEA分析報告，或把該報告作為一個包附件插入本節(jié)，不必重復羅列。5.2.1 主要故障模式和改進措施結合單板器件級FMEA （故障模式影響分析）可靠性分析結果，列出單板分析前存在的影響較大的故障模式，并對軟件、硬件分別提出檢測和補償方案、對測試提出故障驗證需求。1 .器件級FMEA分析重點問題匯總表表4器件級FMEA分析重點問題匯總表器件名稱故障模 式對本板的影響對系統(tǒng)的最 終

20、影響嚴酷度 類別 （改進 前）建議增加故 障檢測方法建議增加檢 測靈敏度建議增加 補償措施嚴酷度 類別 （改進 后）2 .軟件故障管理需求根據FMEA分析結果，對軟件故障檢測、隔離、恢復提出調整方案，并確定軟件部分的支撐 萬案3 .硬件故障管理需求根據FMEA分析結果，對硬件故障檢測、隔離、恢復提出解決方案。并確定硬件部分的支撐萬案4 .測試驗證方案根據FMEA分析結果，對測試驗證提出方案，并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，直至故障恢復的流程圖。并粗略估計各流程所需的

21、時間。通常冗余單元倒換時間定義為：倒換時間=檢測/定位時間十資源處理時間十倒換時間十同步 確認時間。主要考察冗余單元倒換不中斷正常業(yè)務的能力。通常處于網絡級別越高的設備，倒換時 間要求越嚴格。對SDH傳輸等網絡級別較高的設備，主備倒換時間應小于 50ms ,對網絡級別稍低 的設備，倒換時間可以適當降低要求，但不應超過 2s。通常，檢測/定位時間在ms級，不同產品、 不同檢測方法間差異較大；資源處理時間指數據備份時間，在 mss級；倒換時間指倒換電路動作 時間，通常us級；同步確認時間通常ms級。6 單板可維護性設計說明本節(jié)由硬件開發(fā)人員負責，技術支持工程師（TSS）提供指導和審核。從以下幾方面

22、說明單板是否符合可維護性設計要求：（部分容可參見可測試性設計的章節(jié)）單板提供PCB和邏輯版本號上報功能的方式。單板支持邏輯、單板軟件和數據的加載和配置的方式，包括在線加載和遠程加載。單板能通過單板軟件完成哪些設置、控制和操作，如工作方式設置、復位、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 單板信號完整性設計說明本節(jié)由硬件開發(fā)人員協(xié)助CAD/SI工程師完成。可直接引用或注明參見CAD/SI工程師輸出 的單板SI工程設計方案和規(guī)則驅動設計要求表單。如果是注明參見，以下的容可省略。注意與邏輯時序設計的配套，保證在極限使用溫度條件下，器件的參數變化造成時序變化

23、、器 件參數的離散性，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)容僅適用于數字電路部分，對模擬電路、電源板及輔助性單板的設計不需要考慮。>7.1 關鍵器件及相關信息關鍵器件清單，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關鍵器件及相關信息器件名稱器件功能器件封裝是否有IBIS/SPICE模型對外接口類型、電平種 類及速率、負載特性物理連接實現(xiàn) 方式（局密局 速）（如75W點對多點）（如 ECL ）7.2 關鍵信號時序要求關鍵信號的時序參數要求及簡要分析>表6關鍵信號時序要求器件名稱接口口及e# 名稱時鐘周期(ns )取大輸出

24、功效時間(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 信號用擾、毛刺、過沖的限制圍和保障措施：串擾主要受布線影響，毛刺受到布線、匹配、邏輯設計的多重影響；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處理方案其他重要網絡(如高速信號、時鐘等)特性，多單負載、單雙向、工作頻率，相關電氣特性、時序、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 物理實現(xiàn)關鍵技術分析本節(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，對所需要的關鍵技術進行 分析，說明實際實現(xiàn)方式8 單板

25、電源設計說明本節(jié)由硬件開發(fā)人員負責，電源工程師提供指導和審核。>8.1 單板供電原理框圖根據單板總體供電方案，畫出單板的供電結構框圖，包括防護、緩啟動、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。對供電結構的進行相應的設計說明。>圖8單板供電架構框圖8.2 單板電源各功能模塊詳細設計給出供電結構中的各個功能單元的詳細設計說明：電源模塊選用說明：給出主要電源模塊和電源芯片的型號、主用 /備用器件的各種參數（包括輸入特性、輸出特性、對降額的考慮和可靠性指標等）以及廠家和替代信息、應用要求等；確定電源散熱設計要求（結合熱設計工作）、板電源電路對外接電源沖擊的隔離、濾波

26、能力、異常狀態(tài) 的保護（限壓和限流）等，對于低壓大電流應考慮線路壓降的補償設計。防護設計：單板電源輸入端口應有相應的抑制浪涌電壓和電流的設計；緩啟動設計：為支持熱插拔，電源輸入端口應有相應的緩啟動電路，可參考公司的規(guī)電路；EMC設計：單板上的電源模塊應有相應的EMI濾波電路設計，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計。對于芯片一側的濾波電路也應給出簡單描述；監(jiān)控設計：若單板有對工作電壓有監(jiān)控要求，需有相應的電壓監(jiān)控方案；上下電順序控制說明：若單板對上下電有要求，應有相應的控制電路，一些超大規(guī)模器件如 CPU、DSP, CORE與IO采用不同的電源供電，通常有I/O電壓和Co

27、re電壓的上下電時序和壓差要 求，在單板電源設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計：要進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；根據單 板可靠性要求，電源考慮是否備份設計并提供備份詳細設計方案；系統(tǒng)應考慮用戶異常使用或誤操作引起的故障，并有實際的防護措施：例如防直流極性反接保護等；其他設計說明：對于一些特殊應用進行詳細設計說明，如低壓大電流單板供電時，要考慮線路壓降的補償設計等。9 器件應用可靠性設計說明器件可靠應用分析要求在單板詳細設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)人員和器件可靠應用工程師共同

28、完成。可直接引用或注明參見的 器件可靠應用分析報告。如果是注明參見，以下的容可省略。按照單板總體設計方案中的器件工程需求分析的要求，進行單板器件工程需求符合度分析、單 板硬件返修率預計及改進對策制定、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，并提出設計更改建議。9.1 單板器件可靠應用分析結論必選項。采用下列表格，按器件（編碼）、電路對單板可靠應用分析結論進行規(guī)化表述，對 一個器件或電路所有相關問題集中描述，便于對分析結論進行跟蹤。9.1.1 編碼、描述/電路名稱：表7器件可靠性應用隱患分析表器件位號問題分類問題及影響描述嚴重 程度解決措施是否采納/ 原因填寫指導:1、對存在

29、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：電過應力與浪涌、靜電ESD、EMC因素、溫度應力、機械應力、潮敏、 焊接工藝與焊料、其他環(huán)境應力、替代或批次參數容差、器件正常壽命到期、器件廠家設計制造缺陷、3、嚴重程度包括致命、嚴重、一般、提示。（一般不考慮致命選項）4、設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行檢 查分析，將不符合項做為問題點提出。9.2.1 器件質量可靠性要求根據單板總體設計方案中器件工程可靠性需求部分對應章節(jié)的要求，重點檢查器件的選用是 否符合要

30、求，提出不符合項，做為問題點由硬件開發(fā)人員進行決策，對于選用的可靠性不高的器件， 要給出建議角!決措施。9.2.2 機械應力根據單板總體設計方案中器件工程可靠性需求部分對應章節(jié)的要求，對產品的設計 、生產工 具與操作、市場使用提出的約束條件進行檢查，并對器件這方面的性能進行重點關注。9.2.3 可加工性根據單板總體設計方案中器件工程可靠性需求部分對應章節(jié)的要求，重點檢查器件的可加工 性要否滿足，如ESD要求、潮敏要求、可焊性要求等，提出不符合項，并給出建議改進措施，做為 問題點由硬件工程師決策。9.2.4 電應力重點對單板外部電接口器件防護設計進行分析，如器件抗閂鎖、浪涌能力的選擇，防護能級

31、分析，接地分析等，提出問題點。9.2.5 環(huán)境應力根據單板總體設計方案中器件工程可靠性需求部分對應章節(jié)的要求，重點檢查選用的器件是否滿足環(huán)境應力要求以及不滿足時產品設計采取的防護措施是否可行，提出問題點。9.2.6 溫度應力對單板硬件總體方案中器件工程可靠性需求部分的容進行檢查分析，檢查器件的溫度降額，以及溫度問題較多的器件是否在設計上有保障，并提出產品在加工過程中的熱應力限制。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9.2.7 壽命及可維護性a、對于存在機械摩擦如接插件、硬盤、風扇，或存在材料衰竭，如晶體、光耦、電池，導致 器件性能的逐步降低，對這些器

32、件提出預防性維修的原則。其中，晶振的頻率會隨著使用時間發(fā)生 緩慢的頻率偏移，衡量這個指標的參數就是老化率。設計系統(tǒng)時主要考慮系統(tǒng)時鐘容限初始頻率準確度+溫度頻率穩(wěn)定度+電壓變化頻率穩(wěn)定度+負載變化頻率穩(wěn)定度+十年老化率。設計要點：A- 根據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。C-在設計系 統(tǒng)時，必須考慮頻率源老化對時鐘精度的影響。VCTCXO、VCOCXO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、電壓變化頻率穩(wěn)定度、負載變化 頻率穩(wěn)定度、十年老化、初始頻率準確度。設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

33、角度出發(fā)，提出單板上電自檢、故障上報需求；為方便復雜套片、 新器件、存儲器故障點的定位，需要設計相應的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ESD敏感等有損傷積累效應的器件，提出生產過程單板測試要求，盡可能在生 產過程采取針對性加嚴測試對策，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 周有失效率較高器件改進對策必選項。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前列的器件，并給出改進對策，失效率預計結果僅供參考，關鍵是給出改進對策，促進可靠性增長。>序 號器

34、件名稱/ 型號器件編碼器件預 計失效 率(F)器件 使用 數 (Q)預計失 效率 (F*Q)可靠性增長改 進對策改進后的 預計器件 失效率(F1 )改進后的 器件使用 數(Q1)改進后的 預計失效 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。根據原理圖初稿，對單板上電、下電或熱插撥的瞬態(tài)過程進行分析，提出問題點, 確保：所有器件不發(fā)生閂鎖，不導致信號關聯(lián)板器件閂鎖；不受上、下電過程產生的器件外部、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；復位電路可靠，保證所有器件對復位時間要求；不影響共用相同電源的其它系統(tǒng)功能；>9.4.1 上下電浪

35、涌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，都要進行潛在上下電通路分析，對上下電可能產生的電浪涌進行分析，避免器件在單板上下電時承受異常電浪涌導致器件失效。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間要求及上下電順序要求。9.5 器件可靠應用薄弱點分析必選項。目的：根據各類器件可靠應用檢視/分析要素表、CHECKLIST、規(guī)進行詳細分析, 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的圍、極限值差異，在設計電路中，是否 存在容差設計不夠，導致兩廠家器件不能互換使用的情況，并給出設計改進措施，包括影響單

36、板加 工、使用維護方面的差異點，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 38010008 A/D 轉換器-ADC0809-8 位-100 pS-PLCC28表8器件性能離散情況分析表廠家名稱廠家型號參數1 （單 位）參數2 （單 位）差異分析結論設計對策測試對策驗證對策10單板熱設計說明本節(jié)由硬件開發(fā)人員負責，熱設計工程師提供指導和審核。由熱設計工程師確定該單板在熱問題方面是否需要重點關注（一般在總體設計階段確定，若總 體設計階段沒有確定，需要熱設計工程師根據整機的散熱條件和單板布局和功耗狀況加以確定）。 非重點關注單板

37、本節(jié)由硬件開發(fā)人員負責，重點單板由熱設計工程師協(xié)助完成。對于非重點關注單板：硬件開發(fā)人員根據散熱器選型與應用設計指導或者對應的散熱器選 型軟件（ 2003年初推出），確定關鍵器件是否需要散熱器增強散熱，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，需要求助熱設計工程師。同時按照下 表給出熱設計結論。對于重點關注單板：熱設計工程師根據單板詳細熱設計報告文檔模板輸出該單板的詳細熱 設計報告，并同時按照下表給出熱設計結論。單板詳細熱設計報告可能包括通用（有編碼）散 熱器選型設計，特殊散熱器設計方案，單板PCB （指PCB本身的銅箔連線和過孔等）散熱方案，器 件與單

38、板的接觸設計，單板溫度控制要求和策略等容及相應的熱分析過程。>表9單板器件熱設計分析表器件名稱/型號溫度（結溫/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11 EMC、ESD、防護及安規(guī)設計說明本節(jié)由硬件開發(fā)人員負責，EMC工程師、防護工程師和安規(guī)工程師提供指導和審核。 >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，并對重點環(huán)節(jié)（例如匯接點）的方 式予以說明。>圖9單板電源、地分配圖11.2 關鍵器件和關鍵信號的EMC設計a）列舉單板設計中時鐘、高速信號、復位信號的種類與頻率，以及這些

39、信號對EMC的要求,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）的關鍵器件的型號及其EMC要求、實現(xiàn)的方式。c） XPCB布局布線有特殊要求的關鍵器件型號及實現(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，對應的器件型號，接口電路的 EMC/ EMI 和ESD配套 設計。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”。>11.3 防護設計說明影響單板的外來破壞因素、對應的防護措施（包括防雷擊等），主要針對接口電路>11.4 安規(guī)設計描述單板的安規(guī)設計要素、實現(xiàn)方式以及對 PCB安規(guī)設計的要求

40、。>11.4.1 安規(guī)器件清單請按照下面的示例填寫完整EUT的安規(guī)器件清單。其中各列的填寫指導，以及相關信息的獲 取方式，參見單板硬件詳細設計指導書。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 稱器彳/部 件名稱和制造商名稱/ 商標型號主要技術數據符 合 標 準US/CAN 或CCN認 證文件編 號國際認證類型是否有證書單板2中 的安 規(guī)器 件（單 板名 稱）Input:-48-60VDCDC/DC converterHoldluck-ZYT PSR70-DOutput:+3.3V/40A,+5V/34A, +12V/25AUL/E227062Emerso

41、nFusePower connectorLasermodularother11.4.2 安規(guī)實現(xiàn)方案說明12單板工藝設計說明本節(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。>12.1 PCB工藝設計<PCB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、鐘接、壓接等）、 孔徑公差等要求；層間結構的對稱性設計方案（防變形要求）；拼板設計方案；滿足生產設備加工 能力的設計方案；PCB最小線寬、線距，最小孔徑、過孔最小間距等設計方案。 >12.2 工藝路線設計根據器件密度、PCB尺寸、相關設備產能、加工效率等設計單板加工路線，包括根據產品防 護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。單板加工直通率預計, 單板返修考慮。>12.3 工藝互連可靠性分析器件、PCB熱設計；PCB制作、PCB布局等基于可靠性的設計方案；防護設計方案等 >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、焊盤以及鋼 網設計；根據工藝路線選用非核心器件，以及它們的優(yōu)選封裝；確認器件種類總數是否超過生產線 上限；器件尺寸是否滿足結構設計、