电子产品设计中的“过时淘汰”考虑:消除隐性设计成本

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作者:凌力尔特公司中国区总经理 许绍武


许多市场和最终设备都要求电子元件拥有持续多年的产品生命周期。在航空航天和军事应用中,需要提供 25 年以上“终身支持”的情况并不少见。除了军品客户对元件寿命有所要求之外,交通运输、电信、工业和医疗最终设备也都需要长达数年的元件寿命。

在进行初始新产品设计的时候,对于因不得不花费数年时间彻底重新设计 (特别是如果必需对最终设备进行再认证) 所产生的额外成本,设计工程师或许并未给予应有的重视。由于元件停产而要进行重新设计的成本将因设备的复杂性以及特定停产元件 (例如:某个核心单元式部件) 的作用而异。不过,客户告诉我说:它在 BOM (材料清单) 成本中所占的比例有可能高达 40%。

因此,如果您是元件的用户 (在制造端) 或设计工程师,您是否曾经对制造商废弃某款元件的原因感到困惑不解? 这个问题的答案不是唯一的,但我将考虑某些可能性。

我们生活在一个由消费者推动的社会里,我们并不盼望最新的 MP3 播放器、蜂窝电话、个人导航装置 (PND) 或笔记本电脑在货架的寿命超过一年。我们希望新推出的设备比老款产品的尺寸更小、速度更快、价格更便宜,而且功能更多、性能更高。这些考虑有可能使某些为消费类市场产品提供芯片的供应商们形成这么一种观念:既然使用元件的最终产品其本身将停产,那么相关元件的淘汰自然是“可以的”。

不幸的是,当您的最终产品必须保持10~30 年的使用期限时,以上这些考虑就不适用了。对于客户在发现某款器件已被淘汰或即将成为废弃产品时所遭遇的“烦恼”以及由此而承担的相关成本,许多元件制造商并没有意识到。如果客户必须在单笔采购定单中“最后一次购买”可满足数年之需的元件,那么就有必要考虑财务方面的因素,这些因素有可能影响现金流 (在目前的经济形势下这是一项重要的考虑)。相关费用合计可能达到数十万美元之多。

一种整体型“过时淘汰”管理行业已经迅速兴起,以进行各种尝试并对那些正在与日渐衰退的元件供应能力相抗争的客户提供支持。不幸的是,该行业不得不采取措施来确保其自身不会受到返工元件或假冒元件 (它们冒充真货以蒙骗用户) 的伤害。如果某种器件在业界广泛使用已达 10 年以上,则对于其贮存方式并无保证,甚至连它是否仍然符合其原始产品手册规范也没有保障。

在许多“过时淘汰”的决策过程中,涉及许多商业方面的考虑。如果某个产品的全球需求量降至公司内部所能维持的最低限度以下,许多制造商将决定为其客户提供“最后一次购买”的机会,而后停止制造该元件。对于数字产品 (即:DSP、存储器、FPGA) 而言,其性能提升的推动力部分来自于硅片几何尺寸的缩小,因此上面的做法可能更具适用性。如果一家半导体供应商没有自己的晶圆制造工厂,那么它或许被迫借用外部晶圆厂,而这些晶圆厂的尖端工艺会有最小产量的要求 (中低产量的产品可能无法承受其昂贵的价格)。

相比于数字器件公司所面临的不断缩小几何尺寸的压力,诸如凌力尔特公司等拥有自己的晶圆厂和多种模拟工艺 (CMOS、BiCMOS、SiGe、双极 … 等) 的制造商在这方面所承受的压力不尽相同。当然,在器件功能中,较小的几何尺寸是一个主要考虑因素,但这些模拟工艺已经历了为期数年的发展,而且制造工艺中常常存在着设计的微妙之处,这些巧妙的设计将转化为元件的特点、参数性能或质量/可靠性 (例如:处理高电压的能力)。在模拟元件中,参数性能的一致性是很关键的。对于无晶圆厂的公司而言,如果一家制造商不得不变更外部晶圆供应商,那么器件级的性能可重复性就会成为一个问题。

一般说来,模拟制造工艺的寿命会比数字制造工艺的寿命长得多。如果一家制造商拥有其自己的晶圆厂,则保持可用的掩模组以延长某款半导体产品的寿命确实是该制造商的一种战略性的决策。

在对其产品提供“自始至终”全程维护和支持的过程中,客户所面临的许多难题都可以通过选择合适供应商的产品以投入设计来解决。如果选择像凌力尔特这样一家能够全面控制其制造工艺 (从制作到组装、再到最终测试) 的制造商,则意味着客户在其产品的使用期限内所承担的成本较少。

LT1001 就是一个恰当的例子,这是凌力尔特在24年多以前推出的首款产品。该器件仍在生产,并可供新设计之用。凌力尔特很少淘汰产品,而且只要客户在继续使用就会尽力确保相关产品的长期供应。

拥有对制造工艺的控制能力可使供应商更好地适应简短的产品订货至交货时间 (在目前这个需求不断增长的“突然恢复”型市场中,交货周期短是常见现象),而这对于客户的恢复是至关重要的。如果交货周期长,则有可能导致客户无法履行来自于其客户的宝贵定单。

有一句古老的谚语,大意是:“不要让别人铸成您的失败”。而在当今这种经济形势下,这句话比以往任何时候都要适用。

设计工程师必需了解的一点是:不要让您的产品竞争力由于元件过时淘汰所产生的隐性成本而降低。如果中国的电子工业打算求得发展并在世界市场上保持竞争力,则应当考虑最终产品的“终身成本”,以及选择那些力争不淘汰其产品的供应商,以最大限度地减少今后的问题和成本。