엔지니어링 실수는 결코 피할 수 없습니다. 그런 실력이 낮거나 PCB 설계 능력이 부족하다는 증거라고 믿는 것은 어리석은 일입니다. 그러나 엔지니어들이 저지르는 대부분의 실수는 시스템 효율, 신호 무결성, 저전력 소비, 비용 절감에 대한 과도한 고려에서 비롯됩니다. 달리 말하면, 그 실수들은 "선의"에서 비롯됩니다. 따라서 이 "선의"를 인식하고 적시에 실수를 피하는 것은 프로젝트의 원활한 진행에 큰 도움이 됩니다.
일부 엔지니어는 기본 주파수 100MHz CPU의 처리 용량이 70%에 불과하다고 보고 200MHz로 교체하려 합니다. 사실 시스템 처리 용량에는 모든 종류의 요소가 관여하며, 통신 분야에서는 어려움이 항상 메모리에 있습니다. 즉, CPU 속도가 아무리 빨라도 외부 접근 속도가 낮으면 헛수고입니다.
캐시 개선이 반드시 시스템 고성능으로 이어지는 것은 아니며, 때로는 캐시 비활성화가 캐시 적용보다 시스템 속도를 더 빠르게 만듭니다. 캐시로 이동한 데이터가 여러 번 활용되지 않으면 시스템 효율이 향상되지 않기 때문입니다. 따라서 일반적으로 명령어 캐시만 활성화하고, 데이터 캐시는 활성화하더라도 부분 저장 공간으로만 제한합니다.
인터럽트는 강한 즉시성을 가지지만 반드시 빠른 것은 아닙니다. 인터럽트 작업이 너무 많으면 인터럽트 작업의 불연속성으로 인해 시스템이 곧 다운됩니다. 빈번한 작업이 많으면 CPU 자원의 상당 부분이 인터럽트 비용으로 소모되어 시스템 효율이 극도로 저하됩니다. 쿼리를 적용하면 시스템 효율이 크게 향상됩니다. 하지만 쿼리가 즉시성 요구를 충족하지 못할 때도 있으므로, 최적의 방법은 인터럽트 과정에서 쿼리를 적용하는 것입니다.
메모리 인터페이스의 기본값은 가장 보수적인 파라미터로 결정됩니다. 실제 적용에서는 버스 동작 주파수와 대기 기간에 따라 합리적으로 수정해야 합니다. 때로는 주파수 감소가 효율을 개선하기도 합니다.
"두 개의 머리가 하나보다 낫다"는 말이 있습니다. 하지만 CPU에서는 보통 그렇지 않습니다. CPU 수는 시스템을 완전히 이해하기 전까지 결정할 수 없습니다. CPU 간 조율에 많은 비용이 들 수 있기 때문입니다.
시뮬레이션은 실제 물체와 결코 동일할 수 없으며, 동일 배치의 동일 제품 간에도 차이가 발생할 수 있습니다. 또한 시뮬레이션은 모든 가능성을 고려하지 못하며, 특히 크로스토크를 고려하지 못합니다. 따라서 시뮬레이션 결과는 참고용으로만 삼아야 합니다.
에지가 가파를수록 스펙트럼 범위가 넓어지고 고주파 부분의 에너지가 많아집니다. 동시에 고주파 신호가 더 많은 복사를 생성하고, 리드상의 전송 품질이 나쁜 다른 신호들과 쉽게 간섭합니다. 따라서 저속 칩을 가능한 한 많이 적용해야 합니다.
일반적으로 디커플링 커패시터가 많을수록 전원이 더 안정적입니다. 하지만 너무 많은 커패시터는 비용 낭비, 배선 어려움, 과도한 파워업 임펄스 전류 등 단점을 초래합니다. 디커플링 커패시턴스 설계의 핵심은 올바른 선택과 배치에 있습니다.
저전력 설계의 목적은 전력 절약뿐만 아니라 전원 모듈과 방열 시스템의 비용 절감에도 있습니다. 에너지 소비 문제를 다룰 때 전원 공급만 고려하는 것은 명백히 불충분합니다. 에너지 소비는 주로 전류량과 부품 온도에 의해 결정되기 때문입니다.
때로는 신호를 저항으로 풀업/풀다운해야 하지만, 모든 신호에 해당하는 것은 아닙니다. 순수 신호를 풀업/풀다운할 때 소비되는 전류는 수십 마이크로암페어 수준이지만, 구동 신호를 풀업/풀다운할 때는 밀리암페어 수준에 이릅니다. 모든 신호를 저항으로 풀업/풀다운하면 저항에서 더 많은 에너지를 소비하게 됩니다.
CPU와 FPGA의 미사용 I/O 인터페이스는 외부 환경으로부터 약간의 간섭만 받아도 반복 진동하는 입력 신호가 될 수 있습니다. 또한 MOS 부품의 에너지 소비는 기본적으로 게이트 회로의 반전 횟수에 의존합니다. 따라서 최적의 해결책은 해당 인터페이스를 출력으로 설정하고 구동 신호와 연결하지 않는 것입니다.
시스템 내 비교적 단순한 칩의 에너지 소비를 판단하기 어렵습니다. 에너지 소비는 일반적으로 핀 전류에 의해 결정되기 때문입니다. 예를 들어 ABT16244의 무부하 전력 소비는 1mA 미만입니다. 하지만 각 핀은 60mA 부하를 구동할 수 있어, 풀 로드 시 최대 에너지 소비는 960mA에 달합니다. 엄청난 에너지 소비 차이가 발생합니다.
오버슈트는 100BASE-T나 CML 같은 특수 신호를 제외하고 거의 모든 신호에 존재합니다. 오버슈트가 크지 않다면 매칭은 필요하지 않습니다. 매칭은 극히 높은 요구 사항을 야기합니다. 예를 들어 TTL 출력 임피던스는 50Ω 미만이며, 일부는 20Ω에 불과합니다. 이런 큰 매칭을 구현하면 전류가 너무 커져 에너지 소비가 감당할 수 없게 되고, 신호 진폭이 너무 작아 재사용할 수 없습니다. 참고로 일반 신호가 하이 레벨과 로우 레벨을 출력할 때 출력 임피던스는 동일하지 않으며 완벽한 매칭을 얻을 수도 없습니다. 따라서 TTL, LVDS, 422 같은 신호 간 매칭으로 오버슈트를 허용하는 것이 최선의 해결책입니다.
시스템에서 하드웨어는 무대를 마련하고 소프트웨어는 연극에서 중요한 역할을 합니다. 각 칩 방문과 각 신호 반전은 거의 소프트웨어에 의해 제어됩니다. 적절한 조치 구현은 에너지 소비 감소에 크게 기여합니다.
일부 엔지니어는 풀업/풀다운 저항의 정밀도가 중요하지 않다고 생각합니다. 예를 들어 계산하기 쉽다는 이유로 임의로 5K를 선택합니다. 하지만 실제로 부품 시장에는 5K 저항이 존재하지 않으며, 가장 가까운 것은 4.99K(정밀도 1%)와 5.1K(정밀도 5%)로 각각 4.7K(정밀도 20%) 비용의 4배와 2배입니다. 그러나 20% 정밀도 저항은 1K, 1.5K, 2.2K, 3.3K, 4.7K, 6.8K 타입만 나옵니다. 1% 정밀도의 4.99K나 5.1K를 20% 정밀도의 4.7K와 비교하면 전자가 명백히 비용 효율적입니다.
일부 엔지니어는 개인 취향에 따라 표시등 색상을 선택합니다. 하지만 빨강, 초록, 노랑, 주황 표시등 기술은 수년간 개발되어 가격이 매우 낮습니다. 반면 파란 표시등은 기술 성숙도가 상대적으로 낮고 공급 신뢰성이 낮으며 가격이 4~5배 비쌉니다. 현재 파란 표시등은 비디오 신호 표시 등 다른 색상으로 대체할 수 없는 상황에만 적용됩니다.
일부 엔지니어는 74** 시리즈 게이트 회로 대신 CPLD를 고급스러움을 위해 적용합니다. 하지만 이는 비용 증가와 생산 및 문서 작업량 증가를 초래합니다.
높은 시스템 요구 사항에 직면하면 엔지니어는 MEM, CPU, FPGA 등 모든 칩이 가장 빨라야 한다고 생각합니다. 사실 고속 시스템에서도 모든 부품이 고속으로 작동하는 것은 아닙니다. 또한 부품 동작 속도 향상은 비용 증가와 신호 무결성에 대한 큰 간섭을 초래합니다.
설계 요구 사항이 낮은 PCB 설계에서 일부 엔지니어는 자동 배선에만 의존합니다. 자동 배선은 수동 배선보다 더 큰 PCB 면적과 수 배의 관통 비아를 초래하는 경향이 있습니다. 선폭과 관통 비아 수는 PCB 수율과 드릴 소모에 직접 영향을 미치므로 비용에 큰 영향을 줍니다. 비용을 통제하려면 수동 배선을 최대한 활용하는 것이 좋습니다.
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산업기술
많은 기업이 동일 부품을 대량으로 비용 효율적으로 생산하기 위해 사출 성형 서비스를 이용합니다. 플라스틱 사출 성형은 열가소성 수지를 가열된 배럴에서 녹인 후 가압 노즐을 통해 정밀하고 내구성 있는 금형에 용융 소재를 주입하는 과정입니다. 소재가 식고 굳으면 부품이 배출되고 공정이 반복됩니다. 기업들은 전자 하우징부터 물병까지 모든 것을 이 제조 공정으로 생산합니다. 사출 성형은 복잡한 공정이며, 한 번의 실수가 외관 결함을 유발하고 제품 무결성을 손상시키며 비용이 많이 드는 재설계로 이어질 수 있습니다. 좋은 소식은 설계 모범 사
컴퓨터 수치 제어(CNC) 가공은 오늘날 제조업체들 사이에서 인기 있는 선택이며, 그 이유를 쉽게 알 수 있습니다. CNC 가공은 다양한 플라스틱과 금속과 호환될 뿐만 아니라 정확하고 내구성 있는 부품을 생산할 수 있는 신뢰할 수 있는 제조 공정이기도 합니다. 컴퓨터 프로그래밍된 절삭 공구가 고체 블록에서 소재를 제거하여 매번 정확한 사양을 충족하는 최종 제품을 드러냅니다. 그러나 CNC 설계 모범 사례를 구현하지 않으면 생산 시간과 비용이 점점 더 높아질 수 있습니다. Fast Radius에서 우리 팀은 수년간 제품 팀을 CNC
