燚智能周教授深度解析硬件工程师的元器件属性理论基础

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今天，周教授给大家讲硬件工程师理论基础中的“元器件的属性”

首先，我们先回顾一下

硬件工程师理论基础之原理图设计

硬件工程师理论基础之PCB和FPC

电子元器件

元器件的种类很多，除了其电性能参数之外，还有其他的很多数据，如：

供应商相关信息：生产厂商、厂商料号

内部管理相关信息：内部物料编码、器件库信息、替代料关系

元器件硬件相关信息：规格书、电气性能、原理封装、PCB封装

元器件结构相关信息：2D资料、3D模型

采购相关信息：价格、最小包装、交期、供应商关系

“元器件库”，library，就是上述内容的合集。各家公司不一样，但至少要包含厂家料号、电气性能描述、原理封装、PCB封装这些核心信息。越大的公司，管理的越细致。这个library，并不是初学者理解中的，画一个原理图封装一个pcb封装就完了的。而是集物料全部信息为一体的综合性的“库”。

厂家+厂家料号，是一颗元器件的基本标识。例如：YAGEO RC0201JR-0710RL，是一颗国巨生产的10ohm电阻。Qualcomm MSM8916-1，是一颗高通生产的8916CPU。AWINIC AW8735TQR 是一颗艾为生产音频功放。料号，就是物料的编号，有时候会叫做物料编码， Part Number、Material Code、Ordering Code，一般都是指厂家料号。相当于物料的名字。

同一厂家的不同元器件，肯定是不同的料号的，元器件和料号要一一对应。同一个元器件如果有几个名字，或者几个元器件对应同样的名字，就无法管理了。即使是一模一样的物料的几个不同的版本，也会有区分。

那么多生产元器件的厂家，会不会名字有重复呢？一定会，但是比较少，主要集中在二极管三极管这样的标准化常用物料上。大部分时候，元器件厂商都是有节操的，哪怕是抄别人的功能，也会尽量避免完全一样的名字。但不管怎么重复，厂商名字肯定不会重复的，所以“厂家+料号”这个组合肯定不会重复，只要采购根据“厂家+料号”去下采购订单，就一定不会错误。

每个厂家对于自己生产的元器件都会有自己的命名方式，一般采用有规律性的命名，通常是采用“类别+系列+参数+版本标识”，在元器件对应的规格书上会有明确的说明。所以从料号上，能看到这个颗物料的一些基本信息。大家接触物料多了，熟悉这些厂家的编码方式，对于常用物料，看到料号一眼就能认得出来这是谁家的什么东西。例如TPA、TAS、TPS是Ti的物料的开头，MSM、QCA、APQ是Qualcomm的物料的开头，SKY是Skyworks的物料的开头等等。

内部物料编号

每个元器件虽然通过厂家+厂家料号可以实现唯一对应，但是料号长的长短的短，还经常变来变去的，很难管理。对于整机物料，如外壳、辅料、包装盒这些，都是产品设计公司自己设计生产的，也需要有一个自己的编号。加工厂会有一套自己的编码规则，用于录入生产管理系统，设计公司也一样会建立一套自己的物料编码系统，用来将外购元器件和自己生产的部件统一编码，规范化管理。物料系统会接入ERP系统，能够精准管理生产计划和库存量。

每家公司的物料库实现方式会有差别，但是思路上都是一样的。有些小公司没有物料系统，容易造成库存料、呆滞料、错买漏买物料、用错物料等问题。产量小的时候关系不太大，产量大的时候就容易造成大损失。

开发公司的料号和代工厂的料号一般都不一样，不同的代工厂之间的料号也不一样。工厂会根据厂家料号这个唯一不变的信息，来将开发公司的料号和自己的料号对应起来，最终用自己的料号去上料生产。

替代料

除了内部编号和厂家料号之外，物料库里还需要有元器件的精确描述、替代关系、物料状态等信息。替代关系描述了一颗物料能够和另一个物料互换使用。例如YAGEO的10K_5%的电阻，和ROHM的10K_5%的电阻，是可以互换使用的，互为替代料。采购购买物料的时候，会在几种替代料之间选择价格低、交期好的来购买。生产的时候如果遇到一种物料缺货，也会替换成另一种。替代料的管理是比较严谨的，没有经过批量测试不应当加为替代料，因为一旦出现问题，就是批量性的问题。

通常数字电路上的物料可替换性较高，数字电路的余量相对较大。模拟电路上的电路一定要谨慎替换，很容易影响性能。小型芯片类，如电源、开关等一般容易替换，大型芯片类，处理器、存储器等，一般不能随便替换。

物料状态

通常用来标识物料能不能用、是不是重要物料。物料的引进是很严谨的，要从理论分析，到实验室测试，到小批量试用，再到大批量试用，都没有问题，才能够相对放心的使用。因此需要有一个状态来标识这个物料当前是处在什么样的状态，供工程师选型和采购下单做参考。如果物料停产了，或者被验证是有问题的，禁止使用，同样也要在物料状态上醒目的标识出来，使工程师不会再继续使用这颗物料。

重要物料等级，通常是给工厂来看的，低价值的小尺寸物料，如电阻电容电感一般允许不超过1%的生产损耗，高价值物料，如芯片，存储器等，不允许有生产损耗。工厂通常也会有自己的一套标准，如果没有要求，工厂就会按照自己的标准来判别。

规格书

Spec（Specification的缩写），或者Datasheet。又称数据手册。每一个元器件有规格书。规格书里面包含有元器件的介绍、电气特性、关键参数、接口、时序、寄存器、封装、包装、生产信息、参考原理等等信息，简单一些几页，能够让工程师了解元器件特性并合理使用，复杂一些的几千页都有，几乎事无巨细的记录好芯片的每一个使用细节。

拿到一个元器件，工程师首要任务就是拿到规格书，先看一遍规格书再说。后面会有单独的一篇，详细解读规格书的基本架构，以及如何快速阅读规格书。

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