原创 2007设计能力调查——倾听来自工程师社群最真实的声音

弹指一挥间，《电子工程专辑》通过年度“中国电子工程师设计能力与水平调查”见证了电子工程界推动“中国创造”的一个五年！作为中国电子行业的领先媒体，我们一直密切关注中国电子设计能力的变化，曾为工程师的设计能力和水平在实践中稳步提高而欢欣鼓舞，但更多时候，我们希望借助自身平台，跟踪当前中国的设计格局变化、了解新兴技术对工程师的影响、关注中国自主标准的接受程度，并且与工程师一道，分析设计中存在的挑战并提出有价值的建议。

今年的调查我们共收到了1,627份回复，其中有效回复数为1,383份。与以往基本相同，80%左右的参与者为正在从事电子系统开发的设计师；10%为工程管理人员；而其余的10%，则在从事测试工程、学术研究、行业服务/咨询等工作。从领域分布来看，消费、通信、工控仍是电子工程师最为集中的行业，回复比例分别达到37%、29%和28%；从事医疗、科学和测试仪器/设备的工程师增长比例最为显著，从过去三年的连续11%增长为今年的14%；从事计算机、汽车电子、网络设备的人员数量基本持平，均为12%；而进行航空、航海和军用电子设计的人员比例为7%，相比过去两年增加了1个百分点。（图1）

调查结果显示，回复者平均拥有6年的设计经验、过去一年参与的项目数在4-5个之间、全新项目及改进项目的比例分别为52%和43%、完成一个项目的平均时间小于7个月。16%的回复者表示当前项目从概念到实现完全依靠自己设计，国内/际并无相关产品，这个比例较去年上升了两个百分点；与此同时，32%的回复者表示虽然国内/际已有相关产品，但目前所从事的项目却依赖自己重新设计，该比例在过去三年均为29%。在谈到对中国电子行业整体R&D能力和水平的看法时，几乎所有受访者都表示：从过往发展来看，中国电子工程师社群的能力和水平确实在不断提高。不过他们同时指出，在很多领域，工程师仍长于跟踪设计(核心/内部设计主要仿照国内外已有产品/系统的比例仍有32%)，创新动力与能力还有待提高。

西安微电机研究所高级工程师张英则的回答相信能够代表大多数人的意见：“中国电子工程师具备较强的学习与设计能力，但多数仍集中在对国外进口产品的应用及二次开发方面。对于最新的前沿技术缺乏深入研究，仍然处在模仿和改造阶段。但是可喜的是，近两年，国内在产品设计过程中更注重EMI/EMC、低噪声、信号完整性等方面的设计，这对设计工程师也提出了更高和更全面的要求。”

张英则在这里还特别谈到了对中国IC设计产业的寄予：“目前国内开发的产品所用集成电路很大比例是进口元件，尤其是产品的关键部分。在采购宽范围、严要求条件的元器件方面受制于人，如大功率半导体器件，目前国内可采购到的产品均无法提供到-40℃的温度范围。从这方面来说，中国IC行业仍有很大增长空间。”

图1：连续五年的回复人员比例。

在采访中，一些受访者认为缺乏经验积累是导致产品性能及创新能力弱的根本原因。香港森宝电子研发中心总工林宏解释道：“以手机为例，大家认为国外品牌比国产品牌好，正是因为前者在设计中积累了大量经验。正常情况下，二者似乎没有区别。手机信号覆盖范围为400米，如果正好在信号边缘，也就是信号很弱时，国产手机会断线或者出现噪声。大品牌因为其机器本身噪声小，能够分辨弱信号，不会出现这个问题，但是国产手机却很难做到，这与整个方案的设计有很大关系。”

不过，相信这种局面会随着时间的推移而发生改变。本次活动我们发现，参加调查的工程师社群更具设计经验。调查结果显示：设计经验在6-8年的工程师比例正在稳步增长，由2004年18%、2005年20%、2006年的不足23%，到今年的23%以上；与去年相比，有3-5年工作经验的社群比例从55%降为50%，而9年以上的工程师比例则由23%上升为27%。这里特别感谢陪伴设计能力调查一同成长的工程师朋友，您连续数年的参与，帮助我们跟踪了解到工程师社群最真实的变化，也保证了调查结果的可持续性。

除此之外，其他受访者也提到了各自认为创新能力弱的原因所在：

1. 以总人口为基数，从事电子工程设计的人员比例低；

2. 高校培养人才最终在国内从事R&D的比例较低，很多人选择了出国深造或从事技术支持；

3. 中国工程师在产品设计开发中更易受到成本和采购渠道的制约限制；

4. 项目决策人缺乏专业知识或对研发的认识不足。

本次调查的一大亮点，就是首次在本刊网站(即《电子工程专辑》网站)同步展开了“走进‘设计能力调查’，分享设计心路”的专题讨论，并吸引了很多读者的参与。在三个星期的时间内，点击率突破1万5千次。在撰写调查报告时，我们特地总结了专题讨论中工程师关心的几个问题，并结合调查结果，在设计经验达十年以上、至少连续两年参加调查的工程师(多为技术主管)社群中进行了大量email和电话采访。

对参考设计的依赖度呈两极分化

今年的调查我们发现了这样的趋势，工程师对参考设计的依赖度正在呈两极分化：一方面，表示可自行实现完整系统/产品设计和板极/模块设计的比例，分别从去年的58%和33%上升到今年的64%和37%；选择参考设计占项目中比重50%以上的工程师，也从2005年的51%、2006年的44%，降为今年不足42%。但是另一方面，使用参考设计的人群也有所增加，需要完全或部分使用外来方案的比例较去年增加了约4个百分点，达到30%以上，其中完全借助外来参考设计的仍有4%。

从当前发展来看，很多IC供应商，尤其是消费电子领域的IC供应商，正在积极进行从Provider到Partner的角色转换，不仅满足于向客户提供“total solution”，而且根据客户需求，根据产品实际需要提供性价比最高的“量身定做”方案。调查结果显示，在所有系统设计方案(包括参考设计)中，来自IC供应商的比例最高，大约为41%，而来自IDH和分销商的比例则分别为8%和5%。面对此情此景，一位网名为“浩歌畅饮”的网友在专题讨论区中提出了这样的疑问：已经有完整的解决方案，我们还需要进行设计吗？整机企业工程师如何体现自己的设计能力？问题一经提出，引起了很多网友的关注，相信这也是他们在现实工作中遇到的困惑。

但是从大量跟贴网友的反馈以及采访中我们了解到，截至目前，为客户提供“量身定做”方案并非主流，IC公司提供参考设计的主要目的还是演示其目标应用方案的功能，最终产品的电源管理、人机接口、工业设计等，都是OEM设计工程师需要投入时间进行创新及差异化的地方，并非芯片公司力及之处。本次调查结果也显示，当工程师面对一个系统设计方案(包括参考设计)时，他们中的55%会选择重新设计部分软硬件。（图2）

图2: 虽然使用参考设计的人群也有所增加，但是更多回复者表示他们会重新设计软件和硬件部分。

此外，更有中国本土IC厂商“逆其道而行之”。作为中国移动多媒体芯片供应商，智多微电子首席技术官周汀就坚决表示，不会向客户提供完整解决方案。“如果我们提供一个方案，而客户都不用做其他工作时，那么这个产业链就会死掉。”周汀说。与大多数IC供应商不同，智多最新推出的智能手机平台，并没有走MTK等向客户提供完整解决方案的老路，而是鼓励手机设计公司与生产厂家最大化发挥创新才智，从而催生差异化方案。对此，其负责系统工程的高级副总裁吕金鉴指出：“MTK在功能手机市场的高峰已经过去了，人们对其方案已经到了几乎厌烦的地步，同质化的低价竞争令许多厂家都感觉站在了悬崖边上。他们需要平台化差异化的产品。事实上，平台化策略也是Nokia能够将其他厂家远远甩在后面主要原因。”

“差异化是获得更大利润的良药，”一位名为zeng_gj的网友表示，“通用的设计往往是充满竞争的市场。有自己的特色才是长久之道。”重庆阿尔舍电子控制结束有限公司研发主管朱家林就此补充道：“所谓完整方案也仅仅是满足常规或特定环境的方案，对于你自己所需要的产品并不会完全吻合，而且通常你需要把这个方案整合在你的特定系统中。”

作为IDH，林宏表示其所在团队与OEM厂商合作过程中确实会出现包揽全部设计的现象：“我们会选择大的客户重点支持，对于小的客户则直接给现成方案，并介绍一些外围配套的供应商，后者只需要进行简单的测试和组装。”但他同时表示，其所在设计团队不太会采用原厂的设计，因为总的来说原厂设计不会太多的考虑产品化问题。林宏任职的森宝电子研发中心以前曾是三星的SD，也就是方案供应商，不过现在也提供三星以外的其他解决方案，并与很多知名的IC厂商保持着紧密联系。“原厂设计不太会考虑成本，为了实现方便，他们常会沿用以前的成熟电路，比如电源、外围的音频处理等。”林宏解释道，“我们做的是消费类产品，第一看性能，第二看成本，这不符合我们的成本原则。”

如此看来，现实的产业现状应该还远没有“浩歌畅饮”提到的那么令人担忧。

什么是最受工程师热捧的新兴技术？

2007年设计能力调查新增了一个选项：在未来两年内，您所在的团队可能开展的设计项目会与哪些先进技术相关？

调查结果基本符合我们之前的预测，触摸屏、先进无线PAN、数字电源、高速互联、多核处理器名列前五名，当然，由于所处行业不同，通信、网络、消费、计算机、工控等领域的工程师对上述技术的侧重点会有所不同（图3）；最大化系统性能、平衡性能-效率组件，从而满足系统逐渐增加的复杂度及苛刻的功能需求，使得65nm FPGA受到了工程师青睐，排名第六；鉴于使用领域有限，超3G、混合动力/新能源只排到第7、8位，但是从图3我们依然可以看到通信及汽车领域工程师对其的追捧；GPON在此次调查中排名最后，仅为3%。虽然有12%从事网络设计的工程师表示正在关注该技术，但很明显，短期内还很难在中国市场看到其大规模商用的身影。

图3: 不同领域对不同先进技术的推崇程度

正如林宏所言：“新技术跟市场的成熟度有关系，达到一定的成熟度，自然而然就会有新的应用点出来。”由此可见，上述位居前列的新技术，虽然技术概念早已成形，但真正的大规模商用才刚刚展开。在前五大技术中，包括wireless USB、UWB、高速蓝牙在内的先进无线PAN、包括PCIe、RapidIO在内的高速互联以及多核处理器的发展近况及未来预测，已经多次在《电子工程专辑》中出现，所以本次采访，我们特意将目光瞄准了iPhone带来的触摸屏热潮以及一直都是“雷声大，雨点小”的数字电源技术。

从大量国产手机到便携设备、从游戏机到KTV点歌、从笔记本电脑到洗衣机、从公用信息查询到金融交易平台，以及工控和医疗电子设备，触摸屏已经越来越多地出现在我们的身边。众所周知，触摸屏技术最为常见的是电阻式和电容式方案，而且前者已经非常成熟，前面我们提到的系统就多采用电阻式技术(最为常见的是4线电阻式方案)。但是，iPhone的全球浪潮却再次点燃了人们对触摸屏技术的热情，而且使行业迅速刮起一股电容触摸屏风。目前，继苹果公司发布iPhone之后，包括韩国LG电子、中国台湾宏达等在内的厂商也先后推出了“类iPhone”的触摸屏智能手机。英国高技术市场研究机构Strategy Analysis发布预测：到2010年，类似iPhone那样的触摸屏手机将占据全球手机市场高达12%的比例。

下降的成本、广泛的应用领域以及简单的操作，都是张英则所在团队选择触摸屏的原因。“之前我们的产品就是简单的机械按键+液晶显示屏，但是现在已经开始选用台湾厂商提供的触摸屏了。”张英则表示。“成本完全可以接受，而且不会增加系统复杂度，使用非常简单，只要在设计时注意接口，基本不会出现什么问题。”

“目前市场上大多数超声波检测仪也都采用了TFT液晶屏+按键的方法，说实话，由于仪器的目标使用者所在环境常常导致其手上粘有油污，可能会渗透到屏幕内，影响屏幕显示效果并降低寿命，所以我们之前的产品一直都没有采用触摸屏。”广东汕头超声电子股份有限公司工程师林广峰介绍道，“但是，现在客户提出了要求，我们的一款新产品也正在考虑使用该技术。我们提供的产品均是数字化仪器，内部采用程序控制(菜单操作)，使用触摸屏可以带来较按键更为简便的操作。”

但是现在最令林广峰头疼的，却是触摸屏技术方案的选择。“刚才提到了，我们的产品对恶劣环境的适应性有很高要求，而且需要抵抗零下20度甚至更低温度的影响，因此无法使用市场上广为流行的电阻和电容式方案。”林广峰解释道，“目前能满足要求的是红外和表面声波技术(注：红外触摸屏对环境的要求很低，温度范围在-41度到70度；表面声波触摸屏的操作温度在-20度到50度，能够适应恶劣环境，防油防污。)但现在利用红外技术的都是大屏幕，我们的屏幕比较小；而表明声波的供应商则太少，所以截止目前都还没有联系到合适的厂家。”

除了触摸屏，林广峰特别补充道：“现在我们的接口多用PCI，但是随着检测仪器速度越来越快，功能越来越多，我们也会考虑使用LVDS、PCIe等。此外，超声波检测仪进行发射、数据处理、显示的时间要求非常短，处理的频率比较高，也会考虑采用多核技术。”

数字电源是近年来在各大媒体频频出现的字眼，虽然迄今还未看到真正的大规模商用，但是伴随着在高端产品中的频频出现，数字电源正在渐行渐进。从图3可以看到，航空、航海和军用电子领域工程师对数字电源的关注度最高，达到40%。

“常见的有关数字电源的定义可以简单分为两类：较多人把简单的监控和采样等数字化后的电源称为数字电源，这类厂家宣称数字电源的使用不要求最终用户做任何改变和新的设计；另一种是可以进行通信，并能通过数字总线进行配置的电源。”上海航空电气有限公司设计主任岳三华表示，“我赞成的定义是：数字电源是数字化控制的电源产品，它能提供管理和监控功能，并延伸到对整个回路的控制。从这个定义上看：现在的通信电源系统符合上述特征。如果客户的系统越复杂，需要越多的功能，就越需要数字电源。在数据通信设备中，电源系统需要对各种参数进行测量、控制和监控，而这些功能是模拟电源所不能实现的。”

上海航空电子有限公司目前正在从事军用产品的开发，而数字电源正是其今后发展的方向。岳三华以飞机上的机载设备为例向我们介绍：“以往的配电方式使驾驶舱拥挤凌乱，用手管理负载(一个开关对应一个负载)也加大了驾驶员的负担。新一代飞机的研制，如果采用数字电源，对电源引进智能的管理和控制(如负载的电压电流测量和故障情况的处理)，可以大幅度减轻配电系统重量、优化汇流排铺设、保证供电质量，提高系统工作的可靠性。由此可见，飞机上整个电源系统属于更新换代，除了发电机以外的很多配套厂商的产品，都将发生很大变化，部分厂家会出局。”

“当产品中开始使用数字电源后，整个产品概念都将发生变化。”岳三华斩钉截铁地说。

工程师在降低成本中扮演更重要的角色

从表1可以看到，与去年相比，工程师自行决定以及向项目主管推荐元器件的比例增加了大约4个百分点，为67%；与之相对应的是，与采购部分一起决定或负责向采购部分推荐的回复比例则降低了4个百分点，工工程师在降低整体系统成本中的作用日益重要。

表1：在设计项目的IC元器件选择决策中，设计工程师所担任的角色。

“元器件的选择只是其中一个方面，” 张英则表示，“工程师主要在产品设计阶段从设计上保证产品成本的降低，除了元器件的选择，还主要表现在产品原理设计、结构设计、功耗设计、可靠性设计等方面。此外，在产品材料、人工调试、装配费用等方面也起着积极的作用。”朱家林对此表示认同：“工程师在降低成本上的作用是明显的，降低成本的一些方法需要以工程师为主，一些方法需要工程师参与。”

产品设计中，成本的考量应当与功能要求并行。“因此，工程师应主动地了解与产品相关的成本内容，像重视自身技术积淀一样，重视成本信息的积淀。”深圳市众为兴数控技术有限公司工程师蒋涛表示。

在《电子工程专辑》网站专题讨论区中，网名为“foretek”的网友对工程师应该注意到的成本环节进行了总结：

1. 元器件成本：掌握批量元件价格，选择元器件时，不是最先进的最好，而是能满足要求成本最低的最好；

2. 组装生产成本：了解生产工艺，如线路板单面还是双面组装，有些器件,如继电器、连接器，可用机器插装的类型要贵些，而用人工插装费时，设计工程师要在里面找平衡。与生产工程师配合，了解组装工人的每小时工资成本，增添组装设备的成本及成本回收；

3. 测试调试成本：有些产品出厂需要校对，以前多用外加基准源，用电位器人工校对，现常见用软件方法校对,将修正值存入EEPROM可免去人工校对。随着元件成本降低、人工成本升高，还可将基准源做在产品中，以免去校对这一环节；

“降低产品成本中,除了要降低每一环节的成本外,还要考虑到各环节的成本互相制约,所以降低成本也是一个综合的过程，其目标是降低总成本。”foretek补充道。

此外，不少受访者认为工程师必须树立产品化概念。“很多工程师只是为了设计一个产品而进行设计，而不是为了设计一个能够上市的产品。”林宏解释道，“做设计的时候，应该最先进行方案设计，考虑整个设计架构；在不降低产品可靠性和稳定性的情况下，对器件进行多次选择；选择完之后再进行设计。这期间可能会从各个厂家要评估板回来进行评估，这一步非常关键，以防设计出来的产品性能与指标上说明的不相符合。”此外，平时要多注重信息搜集和积累，在必要的时候进行选择。由于不同供应商提供的芯片集成度不同，所以要进行整体把握，在开始设计的时候进行考虑，平衡性能和价格也非常重要。

而一位名为“路遥”的网友更是在讨论区中提醒工程师要关心设计周期、生产周期等无形成本。“一谈到降低成本，大多数人往往想到的是有形成本，即如何降低采购成本。但降低采购成本是一把双刃剑，很可能会导致质量问题，最终导致产品可靠性的降低。我觉得人们应该更多的关心无形成本，因为它们有时不能直接显现出来的，所以往往容易被人们忽视。”