近日，望友科技技術總監劉久軒在《一步步新技術》雜志發表了題為《DFX工具是提高設計質量的抓手》文章，深入闡釋了企業應用好DFX/DFM工具，讓DFX/DFM工具成為提高設計質量的抓手對實現互聯電子系統設計高質量高可靠發展的必要性。原文如下：
各企業產品中電子模塊設計差異越來越小，企業競爭日益激烈，通過設計經驗和制造經驗（know-how）這些細分差異壁壘來提高競爭力開始凸顯出重要性。比如同類產品誰的設計成本低5個百分點，誰的產品良品率高2個百分點，誰的可靠性高故障率低2個百分點等，這些會成為企業發展的關鍵。在快速升級迭代的行業需求背景下，傳統的靠試錯來創新設計已經越來越局限。以汽車行業為例，傳統汽車一款車型的換代周期在3~5年，而到了新能源汽車時代，就像是按下了快進鍵，一年一改款已是基本操作，甚至部分車型的改款周期小于12個月，產品迭代時間不斷被壓縮。行業在快速發展，細分需求在變化，但本質核心沒有變。如何創新設計、保障設計質量（一個小小的質量事故可能給企業帶來的是巨大的損失）、縮短設計周期（減少改版次數）、降低成本（減少試產次數，提高制造良品率，減低報廢率和返修率）依然是不變的話題。單一的EDA設計畫圖軟件無法滿足DFX需求。在使用EDA軟件進行PCB設計過程中，會使用DRC（design rule check）進行檢查，通常是器件擺放place bound重疊、禁布區、線寬線距、開短路等。EDA中的DRC檢查只是基本的設計約束，它的特點是輕巧實時，因此DRC不能用于完成復雜專業的DFM或DFX審查，DRC不具備管理設計經驗和工藝經驗，一個事實就是研發人員滿足了DRC不代表設計出來的產品滿足各維度的DFX要求。采用checklist來打分審核已經不能滿足企業發展和形成競爭力。行業部分企業還在使用checklist人工復核的方式，借助看圖軟件設計人員工藝人員人工查看圖紙，在審查表格中對各審查項用“是”或“否”來進行審查評判，很多是憑經驗過一下，對參與評審的人員要求高，有時能找出一些明顯問題，但更多時候最后是硬著頭皮拍腦袋簽字，這樣的做法現狀會導致潛在問題要在試產或量產才能發現，嚴重的會給后續的產品質量埋下一些隱患。
DFM可制造性設計，DFX則不局限在M的可制造性，X包含更多面向產品生命周期提出的更多維度的設計訴求。以我們熟知的DFM為例，DFM不是單純的一項技術，從某種意義上，它更一種產品設計思想，包含在產品設計中；作為一種產品設計的指導理論，DFM是一種指導量產型產品設計的有力的方法論。設計者只有在真正意義上掌握并應用了DFM，設計者才能實現從單純繪圖人員到產品設計工程師的角色躍遷。同一個問題，在早期設計中解決和在后期制造過程解決，效果一樣嗎？對這個問題我們每個人的答案都是一樣的，即能越早發現越早解決，則投入越小收益越大，尤其是在產品設計階段就把問題發現和解決掉。“誰投下了最大的陰影”是前輩們留下的經典問題，產品設計雖然占總成本的比例很小，但對產品質量的影響最大。
設計人員不懂制造，搞制造的又不懂設計，這是現實情況，在這種情況下如何設計出好產品，如何一次做對？
設計和制造是產品生命周期中最重要的兩個環節，同時設計和制造也是相互獨立的兩個環節，我們可以想象一下，如果設計和制造成了兩座孤島那會發生什么事情。要避免設計和制造成為孤島，就需要一座橋梁來打通它們，DFM就是這座橋梁。DFM讓設計師可以運用交叉學科的設計手法來設計產品，DFM可以整合跨部門專家資源在設計階段可以提前介入。我們有一個實施過的客戶說“他們在推行DFM前，很多項目都要經過幾次改版才能進入量產，印象最深的一個項目改版了9次才進入量產，而引入DFM后基本都是一版通過”，大量實踐證明DFM思想讓從設計到制造一次對成為可能。
把以往發生的設計問題、工藝問題、質量問題進行總結，形成可以被用于審查核對的要求。這樣的總結隨著時間的推移，可以有成百上千的審查要求積累，靠人已經無法滿足審查要求，而這正是計算機的優勢，把要求轉換成條件邏輯判斷和專門的算法，也就是DFM審查規則，由計算機對設計數據自動執行審查，它可以不遺漏的完成全面審查分析。DFX是在DFM基礎上發展起來的，包含了DFM以及更多維度的綜合審查能力。
DFX/DFM軟件通過輸入PCB設計圖和其它相關的輔助數據，使用分析規則自動對設計數據進行分析，產生分析結果，從結果中可以找出需要整改的地方。DFX/DFM軟件在報告不良設計的同時，會提供對應的風險提示和修改建議，讓不熟悉該領域的人員也能理解潛在影響和應對方法。
- 焊盤圖形庫審查
- 多廠家物料差異帶來的兼容性審查
- 元器件選型審查（避免選到禁限用的元器件，安裝困難的元器件等）
- 關鍵信號設計規范審查（SI范疇）
- 電源設計規范審查（PI范疇）
- PCB可制造性審查
- PCB投板資料開短路審查
- BOM元器件尺寸規格校驗審查
- PCBA元器件裝配和焊接工藝過程審查
- 安規設計規范審查（安規范疇）
- PCBA和結構、多PCBA組裝驗證審查（DFA范疇）
- ……
DFX/DFM是設計經驗和工藝經驗的總結應用，意味著企業也可以持續總結進一步完善審查項目。
設計經驗和工藝經驗數字化資產電子硬件設計中關鍵信號、電源的設計，通過仿真技術一直是有效的驗證手段。我們的產品設計專家說“通過仿真驗證設計積累設計經驗，其目的是為了少仿真或不仿真”。可以將仿真整改的設計經驗在設計階段就使用專業DFX軟件來進行審查和規避，比如在PCB繪圖設計過程就規避了以往已知的不良或不規范設計，減少仿真后的反復整改次數。DFX/DFM軟件的特點是把行業的設計經驗工藝經驗整合為可執行的自動化審查規則，隨著DFX/DFM軟件的發展，它已經積累包含了豐富的審查規則，用戶基本只需要根據自身產品特點調整檢查指標就可以投入應用，這些審查規則可以解決企業產品設計中的絕大部分問題。企業還可以把自己積累掌握的設計經驗和工藝經驗轉換添加進去形成補充，這部分可以通過二次開發實現，企業自己有開發能力的可以自己開發，也可以委托軟件廠商進行開發，由于這類開發不是單純的IT開發工作，是比較專業的，相比企業自己投入人力和時間來開發維護，找軟件廠商來進行專業開發整體成本會更低，技術效果會更好。元器件模型數字化資產“數字化樣機”是“數字孿生”的一個細分，電子模塊的核心組件形態是PCBA組件，要想建立電子模塊的數字化樣機，需要有完整的元器件模型，需要一套快速構建出PCBA模型的方法，那么對電子元器件模型的需求和管理就來了。DFM軟件經過幾十年的發展，國內望友DFM軟件廠商早已經具備生成3D PCBA的能力，通過DFM軟件可以快速構建出現電子模塊的數字化樣機。
DFX/DFM協助企業整合專家資源，建立橋梁，實現跨部門協同設計
在行業大家說DFM是一道“橋梁”，“橋梁”的作用就是打通研發和制造，消除信息孤島和信息差，讓多個部門的專家資源參與到產品設計過程。
我們的用戶航天某單位的工藝專家說“航天禁限用工藝由主導的工藝專家收集整理編制，設計人員對它的了解就會相對滯后”，那么通過DFM軟件工具，一旦工藝專家將禁限用元器件和工藝更新到系統，設計人員設計中出現這樣的元器件和設計就會被DFM軟件分析發現，這樣工藝人員和設計人員通過DFM工具就能消除信息差，實現協同設計。
小結
高質量高可靠、快交付、低成本是企業發展的目標之一，企業應用好DFX/DFM工具，持續開展DFX/DFM研究，對積累的設計經驗和工藝經驗進行提煉形成企業的數字化資產，整合專家資源推動協同設計，讓DFX/DFM工具成為提高設計質量的抓手，是實現互聯電子系統設計高質量高可靠發展的基礎保障。
