Сверхдинамичный ИКТ-рынок во многом определяет процессы глобальной экономики и требует непрерывных преобразований от предприятий в смежных областях. Как адаптировать к нему стратегию и процессы управления данными при проектировании печатных плат? Рассказываем ниже.

Есть несколько проблем, которые прямо влияют на процессы проектирования печатных плат и, в частности, на управление данными в этом сегменте.

Технологический скачок, опережающее развитие ПО и проблема растущего объема данных

1965 год. В Центре космических полетов им. Годдарда (штат Мэриленд) инженеры обеспечивают первый пилотируемый полет в космос. Для этой цели они используют компьютер IBM System/360 Model 75s — вершину технологий с 512 Кб оперативной памяти, стоимостью 3,5 млн. долл., размером с автомобиль.

2017 год. 52 года спустя в продажу поступает iPhone X в корпусе размером 5,65×2,79 дюйма, с 64-разрядной архитектурой ARMv8-A. Шесть ядер, 4,3 млрд. транзисторов и Neural Engine с 600 млрд. операций в секунду. 3 Гб оперативной памяти с хранилищем в 256 Гб.

Множество людей сегодня держат в ладонях в десятки тысяч раз больше мощностей, чем во всем главном компьютере, который отправил человека на Луну. То есть, как мы видим, основные достижения в ИКТ случились за несколько последних десятилетий. С изобретением Интернета цивилизация вырвалась из индустриального в так называемый информационный век.

Сегмент печатных плат не стал исключением из этого важного процесса: сегодня именно благодаря новым, более совершенным платам, людям доступны сотни продвинутых устройств и приложений. Например, за какие-то десять лет смартфоны стали не только популярнее, но и компактнее, мощнее и умнее, заменив нам персональные компьютеры, фотокамеры и видеоплееры. Появилась «самостоятельная» бытовая техника, роботы и электронные помощники вроде Siri, Алисы или Google-ассистента. При этом достижения и проблемы рынка ИКТ показывают, что именно ПО на нем развивается максимально быстро, не дожидаясь прорыва в технологии печатных плат.

Влияние технологического и программного скачка на управление данными печатных плат

Доступный прогресс и опережающее развитие рынка ПО породили бесконечные потоки информации, которая собирается, хранится и распространяется ежесекундно среди миллиардов источников. Нужные сведения все чаще теряются в «белом шуме», растет нагрузка на электронные компоненты, ведь нужно все быстрее и эффективнее обрабатывать, хранить и передавать петабайты данных.

Это, в свою очередь, создает новые вызовы для производителей печатных плат, особенно в области управления данными при их проектировании. Например, база знаний отрасли проектирования плат удваивается каждые десять лет, и если не организовывать ее должным образом, как предугадать успехи и революционные подвижки даже ближайшего будущего?

И производителям, и проектировщикам плат крайне важно уметь прогнозировать и понимать, какие данные понадобятся завтра — и на производстве с минимальным количеством компонентов, и в кластере проектных систем с большими объемами информации. При этом гибкость подходов к проектированию актуальна как никогда: вчерашние компоненты, информация или процессы могут не работать в сегодняшних условиях. Дни простого изменения предыдущих конструкторских решений без подтверждения концепции прошли. Поэтому при всем богатстве информации и знаний стоит рассматривать каждый проект и конструкторское решение как совершенно новые, начатые с нуля.

Рыночные требования и проблема ускорения перехода от концепции к рынку

Экраны новых смартфонов в любом салоне связи по сути демонстрируют нам рыночный спрос, то есть требования покупателя. Обновляя смартфон или планшет, люди покупают новые возможности, новые технологии, новые «фишки». Покупатели требуют, чтобы их устройства были меньше, изящнее, быстрее, с бóльшим количеством функций. По сути, они хотят потребительской власти над технологией. Сфера электроники обеспечивает именно ее, при этом цена не является проблемой: клиент готов платить.

Обычно инженеры сначала прикидывают конструкцию «на коленке». Время поступления продукта к покупателю при таком подходе становится серьезной проблемой: рынок требует максимального ускорения производства, а компания-разработчик сосредотачивается на внешнем виде устройства и рискует его безупречной работой.

Влияние рыночных требований на управление данными печатных плат

Проектировщик печатных плат не успевает удостовериться, что он поддерживает целостность проекта, чтобы гарантировать отсутствие ошибок. При этом он знает, что у него не будет ни времени, ни ресурсов, чтобы заново создавать конструкцию печатной платы. Приходится делать все правильно с первого раза, что при отсутствии организованного управления данными нелегко. То есть «второго шанса» на сегодняшнем рынке не существует. Ключевое слово успеха здесь — точность.

Дефицит производства и проблема поиска и закупки деталей

В последние два года электронная промышленность испытывает серьезный кризис, связанный с поиском компонентов. Время выполнения заказа вырастает до критичного уровня, особенно для многослойных керамических (MLCC) и танталовых конденсаторов, востребованных в любой современной электронике. При этом срок ожидания доступности некоторых компонентов оценивается от 32 до 80 недель. Причины такого кризиса связаны с бурным развитием технологий: спрос на компоненты намного превышает предложение. И есть несколько конкретных секторов электроники, движущих этой проблемой:

  • интернет вещей (IoT). По оценкам Gartner, к 2020 г. будет продано более 20 млрд. устройств IoT, что приведет к 100-процентному росту их числа в ближайшие два года. Только это вызовет множество проблем и дефицит на рынке компонентов;
  • сегмент мобильных телефонов. «Информационный бюллетень по мобильным технологиям» от Pew Research Center Internet & American Life за 2013 г. сообщает, что ежегодно создается 1,5 млрд. новых телефонов. Предполагается, что каждый такой телефон использует около 1000 MLCC-конденсаторов. При общем ежегодном объеме производства в 3 трлн. конденсаторов очевидно, что 50% из них задействованы в мобильных телефонах;
  • автомобильная промышленность. Практически в каждом современном автомобиле независимо от типа двигателя встроены автоматизированные системы: парковочные датчики, автоматические стеклоочистители и многое другое. При этом на один автомобиль требуется от 2-3 тыс. до 22 тыс. MLCC.

Кроме того, производители начали отказываться от многих компонентов, которые теперь пользуются меньшим спросом у основного, крупного покупателя — особенно если те нестандартного размера и требуют дополнительной настройки производственных линий. То есть достать или спланировать оперативную поставку компонентов «на все случаи жизни» при ограниченном ассортименте стало гораздо сложнее.

Влияние дефицита компонентов на управление PCB-данными

В прошлом было проще закупать любые детали для проектирования. И поскольку основа проектирования печатных плат начинается с компонентов и их библиотек, особого внимания к используемым компонентам не было. Кризис породил опасения — инженерам не хотелось проектировать то, что никогда не будет изготовлено. При этом своевременность информации обрела для инженера-электронщика особый смысл: он смог получать адекватную информацию о параметрах и выбирать наиболее подходящие варианты, определять точно требуемый класс производительности (от общего до высоконадежного), экономя временной и денежный ресурс, получать точные данные о наличии тех или иных компонентов у каждого поставщика и формировать список доверенных продавцов.

Таким образом, чтобы превратить камни преткновения в ступени к успеху на динамичном ИКТ-рынке, проектировщику и производителю печатных плат стоит проявить гибкость, точность и проактивность. И что особенно важно — озаботиться наличием необходимых данных, их грамотной организацией и управлением.

Об авторах: Джон Уотсон старший PCB-инженер Legrand, Бен Джордан — старший менеджер по маркетингу Altium Limited.

Версия для печати