物聯(lián)網(wǎng)、智能家居的發(fā)展，加深了人與物的連接互動(dòng)，使得我們的生活更加豐富多彩、溝通更為便捷、連接越來(lái)越緊密。人、物（設(shè)備）的連接依賴(lài)于Internet無(wú)線組網(wǎng)無(wú)線連接，然而連接協(xié)議卻品類(lèi)多多，這樣一來(lái)，難免會(huì)給工程師產(chǎn)品開(kāi)發(fā)前期帶來(lái)困擾：產(chǎn)品適合選用什么協(xié)議？需要哪些參數(shù)做衡量？又有什么測(cè)試測(cè)量手段？今天模組FPC小編就以瑞昱的RTL8710WiFi模塊為例，從研發(fā)選型、生產(chǎn)過(guò)程兩大方面，輔以芯片封裝、PCB生產(chǎn)、及SMT加工的過(guò)程工藝來(lái)給大家做個(gè)細(xì)致的講述，爭(zhēng)取能撥開(kāi)云霧見(jiàn)明月。

  芯片到模組的四個(gè)階段

  一、芯片（本階段模組FPC小編自認(rèn)淺薄，大家飄過(guò)~）

、

  從度娘拿來(lái)的芯片生產(chǎn)過(guò)程，貼圖共同學(xué)習(xí)。

  重點(diǎn)說(shuō)說(shuō)模組研發(fā)、生產(chǎn)過(guò)程；

  一張導(dǎo)圖、分段說(shuō)明；

  二、模組研發(fā)

  主要涉及硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)兩方面；

  所謂謀而后動(dòng)，模組動(dòng)手設(shè)計(jì)之前。需要從這幾個(gè)方面去考量，方案選型、原理圖及l(fā)ayout設(shè)計(jì)、PCB板子及PCBA打樣、指標(biāo)調(diào)試與參數(shù)測(cè)試； 其中，方案選型為重中之重。

  1、方案選型

  核心是滿足功能、供貨生產(chǎn)容易、價(jià)格匹配；

  （1）需求分析

  功能考量：wifi使用的組網(wǎng)方式，一對(duì)一，還是一對(duì)多。終端產(chǎn)品取一對(duì)一，用在網(wǎng)關(guān)、路由上則是一對(duì)多。

  在傳輸速率上，分流量類(lèi)，控制類(lèi)，如果模塊應(yīng)用在智能家電控制方面的，選擇偏控制類(lèi)的芯片，比如ESP8266即可；如果用在路由器這樣的產(chǎn)品，就要選擇流量類(lèi)芯片，比如MTK的7620；

  在功能接口方面，模組開(kāi)發(fā)商考慮更多的可能就是芯片的接口數(shù)量，功能支持等，比如GPIO功能口、SPI flash擴(kuò)展口、I2C接口；其實(shí)這個(gè)很好理解，比如RTL8710這款物聯(lián)網(wǎng)WiFi芯片，它的GPIO多達(dá)二十多個(gè)，支持多的輸入輸出設(shè)備，或是更多的外部連接或控制；同樣在接口功能方面的考慮也是不能忽視的，比如這款芯片其有的接口在無(wú)工作狀態(tài)下可自動(dòng)將功耗降低到最低狀態(tài)，待進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)可自動(dòng)從睡眠模式喚醒，這樣可大大降低產(chǎn)品的功耗。

  另外，在應(yīng)用功能方面，開(kāi)發(fā)商根據(jù)需要選擇透?jìng)黝?lèi)，還是非透?jìng)黝?lèi)的芯片方案。

  （2）優(yōu)劣分析

  除對(duì)芯片方案的市場(chǎng)需求進(jìn)行分析外，模組開(kāi)發(fā)商還需要考慮芯片的性價(jià)比與穩(wěn)定性，以及原廠及供貨渠道；

  一款好的產(chǎn)品就算各個(gè)方面都過(guò)硬，但是價(jià)格脫離市場(chǎng)高的離譜，那么絕對(duì)是沒(méi)有人敢選擇的。當(dāng)然也不能單單只看價(jià)格，俗話說(shuō)便宜沒(méi)好貨是非常有道理的。如果兩款芯片方案優(yōu)勢(shì)差異比較明顯，但是優(yōu)勢(shì)占優(yōu)的芯片方案即使價(jià)格高一點(diǎn)也阻擋不了大家選擇的。說(shuō)到芯片方案的穩(wěn)定性，這個(gè)尤為關(guān)鍵。倘若是一款功耗高易引起發(fā)熱而造成死機(jī)的芯片，你如何讓產(chǎn)品開(kāi)發(fā)商、消費(fèi)者選擇呢。當(dāng)然發(fā)熱可能是造成不穩(wěn)定眾多因素中的一種，如芯片廠商對(duì)軟件代碼的優(yōu)化不到位，同樣會(huì)引起上述問(wèn)題。

  不同廠商或者不同品牌提供的芯片方案，可能是各有千秋，甚至是千差萬(wàn)別。在芯片行業(yè)，大家似乎有一種共識(shí)，歐美芯片方案優(yōu)先選擇，接著是日韓，再者就是臺(tái)灣，最后才選擇大陸芯片方案，當(dāng)然這是在芯片方案價(jià)格差異不大的前提之下。當(dāng)然這樣籠統(tǒng)的說(shuō)是不太科學(xué)，但是參照意義還是有的。上述我們提到的模組芯片方案就是來(lái)自臺(tái)灣廠商。

  最后，再好的芯片方案，供貨渠道不穩(wěn)定，或者經(jīng)常出現(xiàn)短缺，對(duì)于模組開(kāi)發(fā)商同樣是非常致命的。

  2、原理圖設(shè)計(jì)

  模組開(kāi)發(fā)商選擇好芯片方案后，就就要進(jìn)行模組開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。模組研發(fā)設(shè)計(jì)最先做的工作就是，設(shè)計(jì)原理圖。

  穩(wěn)定性：開(kāi)發(fā)商需要根據(jù)芯片廠商提供的芯片資料，按照規(guī)格要求設(shè)計(jì)出穩(wěn)定性高的原理圖。

  成本優(yōu)勢(shì)： 原理圖有多種設(shè)計(jì)方案，但是不能忽視對(duì)成本考量。如兩層電路板設(shè)計(jì)，四層電路板設(shè)計(jì)都可以使用，四層電路板也更優(yōu)，但是價(jià)格就更貴。當(dāng)然這只是成本考慮的一個(gè)方面而已。

  兼容設(shè)計(jì)：原理圖設(shè)計(jì)時(shí)的電磁兼容設(shè)計(jì)考慮，就是要考慮模組在各種電磁環(huán)境中仍能夠協(xié)調(diào)、有效地進(jìn)行工作。目的就是確保模組既能抑制各種外來(lái)的干擾，使模組在特定的電磁環(huán)境中能夠正常工作，同時(shí)又能減少模組本身對(duì)其它電子設(shè)備的電磁干擾。電磁兼容設(shè)計(jì)考慮，涉及到整個(gè)模塊的穩(wěn)定性和性能。

  量產(chǎn)難易程度：原理圖設(shè)計(jì)還要考慮日后是否方便加工，好加工也就意味著加工費(fèi)用少。如果設(shè)計(jì)的原理圖致使實(shí)際加工的良品率低的話，同樣會(huì)造成成本增加。

  3、繪制PCB板

  上部分的原理圖設(shè)計(jì)，與畫(huà)PCB板一塊，被統(tǒng)稱(chēng)為PCB Layout。兩者都是相輔相成的，原理圖設(shè)計(jì)的就是要在畫(huà)PCB板上得到體現(xiàn)，原理圖要考慮的畫(huà)PCB板時(shí)同樣需要考慮，并且畫(huà)PCB板還需要考慮的更多。比如，射頻考量、穩(wěn)定性考量，結(jié)構(gòu)考量，甚至畫(huà)PCB板還需要考慮到板子的美觀度。因?yàn)閺陌遄拥漠?huà)法上就可以看出模組廠商到底是不是專(zhuān)業(yè)。

  當(dāng)然根據(jù)PCB Layout設(shè)計(jì)方案設(shè)所涉及的PCB選型，電阻、電容類(lèi)型和數(shù)量等各項(xiàng)物料情況，都會(huì)在BOM（Bill of Material）物料清單體現(xiàn)，同樣PCB、貼片生產(chǎn)等也按此表單來(lái)確定物料。

  4、PCB打樣

  PCB(Printed Circuit Board)稱(chēng)為”印刷電路板”，由環(huán)氧玻璃樹(shù)脂材料制成，有不同信號(hào)層數(shù)，而芯片等貼片元件就貼在PCB上。

  廠商選擇：對(duì)于PCB打樣，模組廠商如果尋找外部廠商，通常需要考慮這些廠商是否有模組PCB打樣經(jīng)驗(yàn)，廠商的設(shè)備是否滿足需要，廠商管理是否過(guò)硬等等。

  工藝要求：如果模組PCB要多層打樣，就要找有多層PCB打樣經(jīng)驗(yàn)的廠家。

  5、PCBA打樣

  PCBA（Printed Cirruit Board +Assembly,）也就是說(shuō)PCB空板經(jīng)過(guò)SMT上件,再經(jīng)過(guò)DIP插件的整個(gè)制程,簡(jiǎn)稱(chēng)PCBA，可能理解其為成品線路板。

  6、調(diào)試

  對(duì)于模組的調(diào)試，主要在于硬件電路調(diào)試和軟件調(diào)試。

Wi-Fi產(chǎn)品的一般射頻設(shè)計(jì)框圖

  一般Wi-Fi產(chǎn)品的射頻部分由幾大部分組成，藍(lán)色的虛線框內(nèi)統(tǒng)一看成是功率放大器部分。無(wú)線收發(fā)器（Radio Transceiver）一般是一個(gè)設(shè)計(jì)的核心器件之一，除了與射頻電路的關(guān)系比較密切以外，一般還會(huì)與CPU有關(guān)，這里我們只關(guān)注其與射頻電路相關(guān)的一些內(nèi)容。發(fā)送信號(hào)時(shí)，收發(fā)器本身會(huì)直接輸出小功率的微弱的射頻信號(hào)，送至功率放大器（Power Amplifier，PA）進(jìn)行功率放大，然后通過(guò)收發(fā)切換器（Transmit/Receive Switch）經(jīng)由天線（Antenna）輻射至空間。接收信號(hào)時(shí)，天線會(huì)感應(yīng)到空間中的電磁信號(hào)，通過(guò)切換器之后送至低噪聲放大器（Low Noise Amplifier，LNA）進(jìn)行放大，這樣放大后的信號(hào)就可以直接送給收發(fā)器進(jìn)行處理，進(jìn)行解調(diào)。

  硬件調(diào)試主要涉及射頻電路、功能電路調(diào)試。射頻調(diào)試包括發(fā)送和接收兩個(gè)大的方面，其中發(fā)送又包括了發(fā)送功率、相位誤差調(diào)試等，接收包括靈敏度、接收電平等。而功能電路調(diào)試更多的涉及到具體的某項(xiàng)硬件功能模塊的電路調(diào)試。

  射頻參數(shù)的調(diào)試，發(fā)射TX方面主要為功率Power、誤差向量幅度EVM、以及頻偏Freq；在接收RX方面主要是接收靈敏度 Sensitivity，這些參數(shù)影響著WiFi數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸是否穩(wěn)定；需要專(zhuān)門(mén)的儀器來(lái)測(cè)試。比如LitePointd的IQ2010、極致匯儀的WT-200； 目前，該行業(yè)RFsister開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室提供這些方面測(cè)試服務(wù)。

  另外，軟件調(diào)試主要在于穩(wěn)定性、功能的完整性調(diào)試。一般而言，只是單一，或者部分功能進(jìn)行的具體調(diào)測(cè)，下一步則需要進(jìn)行更全面的測(cè)試

  7、測(cè)試

  所謂電子電路的測(cè)試,是以達(dá)到電路設(shè)計(jì)指標(biāo)為目的而進(jìn)行的一系列的測(cè)量、判斷、調(diào)整、再測(cè)量的反復(fù)進(jìn)行過(guò)程。

  功能測(cè)試：根據(jù)模塊支持的特性、操作描述和用戶方案，測(cè)試該模塊的特性和可操作行為以確定其是否滿足設(shè)計(jì)需求。

  性能測(cè)試：主要涉及測(cè)試模塊各個(gè)功能電路，以及信號(hào)的傳輸距離等還其他參數(shù)。

  穩(wěn)定性測(cè)試：對(duì)涉及模塊的實(shí)際傳輸速率、實(shí)際功耗、吞吐量 、無(wú)線連接等穩(wěn)定性方面測(cè)試。

  老化測(cè)試：就是對(duì)模組壽命和在使用過(guò)程中能達(dá)到最佳效果而進(jìn)行的一項(xiàng)測(cè)試。因系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間的處于工作狀態(tài)，在其工作時(shí)對(duì)各器件進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，只要在這些條件下能保證設(shè)備的性能穩(wěn)定，那么在正常環(huán)境下工作模組的使用壽命就會(huì)更久。

  認(rèn)證測(cè)試:某些產(chǎn)品必須經(jīng)相關(guān)國(guó)家指定的認(rèn)證機(jī)構(gòu)認(rèn)證合格，取得相關(guān)證書(shū)并加施認(rèn)證標(biāo)志后，方能出廠、進(jìn)口、銷(xiāo)售和在經(jīng)營(yíng)服務(wù)場(chǎng)所使用，尤其是通信類(lèi)產(chǎn)品，而國(guó)際比較普及的認(rèn)證如FCC(美國(guó))、CE(歐洲)、RoHS(歐洲)等。

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