华为研发专家那些事

华为考察

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宋代的一位禅宗大师曾提出了参禅的三重境界:
参禅之初,看山是山,看水是水;
禅有悟时,看山不是山,看水不是水;
禅中彻悟,看山仍然山,看水仍然是水。
这里描绘了不同水平的禅师所能达到的不同高度。
同样,在电子信息领域,不同水平的人对技术的认识也是不同的,从而开发出的产品综合竞争力也是不同的。
技术水平可以分一下几个层级,功能实现层、系统层、产业链/科研、美学层、基础科学层(如下图所示)。总体上,技术的发展过程是从聚沙成塔、集腋成裘到厚积薄发、点石成金的一个过程,从逻辑角度讲,也是从基础到系统再回归基础的一个过程
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说明:分支1 – 科研路线 (科研、军工、垄断业等高富帅行业技术线路)
分支2 – 工程路线 (广大平民企业技术线路)
下面来探讨一下技术的这几个层级(侧重于硬件)。
功能实现层
这个层次以技术应用为基础,开发出能实现一定功能的产品。该层次技能主要是将产品功能实现出来, 是产品开发过程中最基本的活动。
由于这个层次很基础,这里不再赘述,只强调几点容易走偏的地方。
技术的原始驱动力
我们经常会问一个问题,“为什么要开发这个产品、开发什么样的产品”,这是个做事的方向性问题,事关全局。
“客户要求的”、“市场需要的”、“可以赚钱”、“领导要求做的” ,有很多种答案,那么究竟哪种答案最科学、讲的最有道理呢?这是有理论依据的。我们先看一下IPD研发流程,如下图:
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IPD研发流程
可以看到,研发活动的一切工作,都是由市场驱动的,一切都来源于市场。当然,部分技术预研类项目表面与市场无关,但其本质也是对市场远景的规划,归根结底也是来源于市场。这就是“为什么要开发这个产品”的答案。
需要开发什么样的产品,其实是市场需求和对市场需求的分析共同作用的结果
这件事对应到纸面上,就是“设计规格”的输出过程,从市场原始需求到设计规格是需要经过规范、严谨的分析的。总体流程如下:
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任何从市场到技术转化过程中简单粗暴的行为都是耍流氓
技术人员应该具备的基础能力
很多技术人员认为,硬件工作主要是画原理图、调试单板 ;软件人员主要工作就是写个代码,保证单板功能。这种基础能力能否满足实现产品功能级开发的要求呢?我们先以足球运动为例,来看看不同技术能力产生的不同效果。
在足球运动中,双方均是11个人,22只腿,然而居然有输赢之分。这种因不同水平造成不同结果的现象,从理论上可以抽象为两大因素:
① 个人技术水平(如脚法、传接球水平、带球、视野等);
② 技战术(如教练的系统战术、团队配合等)。
类比到技术活动中,个人技术水平等同于产品开发的基础技术能力,技战术等同于下一节讲到的“系统层”技能。
可见,基础技术能力的高低是会严重影响产品最终结果的。这一层的能力,不能仅停留在表面,需要朝芯片内部走、朝协议内部走、朝基本原理走,否则就沦落为积木工程师(只会简单的拼凑模块)、拉线工程师(只会简单的画原理图)、码农(只会编代码)
下面简单的介绍一下硬件人员应该具备的基本功以及一些基础的技术细节:
(以下内容涉及到硬件领域专业知识,属纯技术内容,不希望关注的请跳过,直接转至“关于测试的一个误区”。)
硬件的基础
电源(精度、转化效率、纹波、噪声、电源拓补树、功率分布、防护等)
复位(系统复位图、可靠复位、复位时序、复位点前后状态分析、看门狗、临终遗等)
时钟(可靠起振、漂移、频偏、上升时间、下降时间、占空比、系统同步等)
信号质量(单调性、过冲、回冲、毛刺、台阶、振铃、匹配等)
时序(建立时间、保持时间、延迟)
接口协议等等。
细节1:芯片对电源的精度要求
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这段文字至少告诉我们2个关键信息:
① 模拟电源和数字电源需要隔离,核电源和外围电源需要隔离;
使用π型、L型滤波电路;
隔离器件使用磁珠,也有对电源要求特殊的使用电阻(没有错,确实是电阻)。
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② 需要考虑各路电源的纹波噪声,那就意味着需要对前端二次电源进行深入分析。
细节2:芯片的复位包含着丰富的知识
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这个图包含如下关键信息:
① 内核、外围电路上电先后顺序
② 3.3V/1.8V/1V上电斜率(需关注全程的上电过程)
③ 有效复位持续时间 (>= 32 T sys_clk_in)
④ 此外,CPU复位过程还隐含着一个极为关键的细节:GPIO的复位状态
例:使用CPU去控制一个开关电路如下,该开关电路的状态是否稳定?
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不同水平层次的给出的答案不同:
层次1:很稳定,因为有GPIO去控制;
层次2:软件配置高低状态后,该电路状态即是稳定的;
层次3:需要考虑软件配置后和配置前的状态,CPU复位后默认状态、配置后状态确定,因此,整个电路状态是稳定的;
层次4:这个电路时不稳定的,上电后到复位生效这段时间 ,谁都控制不了这个状态,也就是说,至少在32 T sys_clk_in时间内,该电路的状态是不确定的。因此,必须增加上下拉电阻保证后级电路状态的稳定。
仔细体会这些答案,就会发现看问题的深度,反应了技术的水平层次,从而决定了产品的质量。
细节3:接口不是随便可以对接的
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可以看出,两个器件即使都具有 I2C接口,也不能随便对接,接口的对接需要考虑以下知识点:
① 接口逻辑电平,不是规范的电平时,需要考虑Voh/Vol 、Vih/Vil ;
② 接口时序,T_a-to-b、T_setup、T_hold、其它特殊要求,如同步等 ;
③ 时钟的要求(如上图 low/hign period of the SCL CLOCK等);
④ 此外,还应该关注接口协议层的一些细节,如I2C器件理论上有128个地址(实物片选地址,非地址空间),实际中普遍有8个地址,但是有的器件只有1个I2C 地址,有的没有地址(如光模块),什么,没有地址?真是不看不知道,一看吓一跳,呵呵。
细节4:芯片未使用管脚必须进行分析处理
常用的UART接口只需要RXD、TXD两个信号,但在带宽不匹配的场景下,往往需要使用流控控制,就需要RTS、CTS、DSR、DTR、DCD等控制信号。当仅使用2线UART时,这些不用的信号必须经过处理(有的cpu内部处理过,外部可不用处理)。
如DCD为载波侦听信号,不使用时必须下拉,否则CPU内部状态机就不能正常运转。
可见,对芯片的每个管脚都需要深入了解,即使不使用,也不能置之不顾
细节5:信号质量对产品可靠性有着重大的影响
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在某电路中,每过一段时间总会出现数据错误。用示波器仔细测量故障接口信号,发现信号在上升沿有回沟,该回沟处于采样区域附近。在电路长期工作过程中,信号一旦发生较大波动,就会导致数据采样错误。
信号质量问题是产品不稳定的一个重要因素。看似简单的问题,其实包含有深厚的
基本功:信号质量意识、高速信号测量方法、对问题点(回沟)的敏锐捕捉能力
关于测试的一个误区
有些公司产品不稳定,发货后问题层出不穷,然后将问题归咎到测试上,认为是测试不充分造成的。其实不然 ,根本原因还在于功能层的技术细节没有处理好,对技术深度涉及的不够,系统层更是很少涉及,系统性问题没有得到根治,自然会出问题。
再澄清一下,产品的可靠性是设计出来的,不是测试出来的,低可靠性的产品,其问题出现在根子上,无论你测试到侏罗纪、白垩纪,测试到“海可枯石可乱山可崩地可裂”,不管你服还是不服,问题都在那里。
细节决定成败,低可靠性产品(商业级)可以掉电、重启、甚至用较短的生命周期来掩盖质量的不足,而高可靠性产品(工业级、航天军工级等)必须满足长时间、高可靠性的要求,整个产品蕴含着丰富的细节,每一个小点都蕴藏着一系列知识。功能完全相同的两个产品,可靠性级别不同,涉及的技术深度就完全不同,这就是山寨手机与品牌手机的本质区别。
系统层
上一节讲了技术的一些基本功,强调的是技术细节、技术深度。然而,技术细节仅仅是最浅显末节的知识,只停留在细节层面很容易陷入“一叶障目不见泰山”的境地。
要想做出有竞争力的产品、建立有竞争力的团队,必须关注全局。这就是在对各技术点深刻认识的基础上,归纳、提炼技术的本质、共性,做好统筹规划,即为系统。
这个层次是产品化最关键的一个环节,是技术领域较为高级的一个层次。
功能实现层仅是基本功,是技术工作的必备能力。功能实现层做好了,仅能实现一个简单的产品,对于稍微复杂的产品就无能为力了。可以说,这个层次的能力是企业的核心竞争力之一。
系统分析
系统分析工作是产品开发过程中必不可少的阶段,是需求到方案实现过程中一个至关重要的环节。鉴于系统分析工作理论性、领域性太强,读者的体验感较差,不在这里展开。
DFX设计
DFX是为了满足客户对产品全生命周期的要求,针对各要素进行综合设计的一族方法的统称(其中x是通配符,代表各个不同的设计要素)。
DFX是一种设计理念,是产品设计发展到一定阶段,从而出现的一种先进的设计思维方式,是产品设计领域的精华,它能极大的提高产品的竞争力,提升企业的综合实力,形成一种无形的壁垒。
如Apple的产品,单就各个单项技术,其实也没有什么特别突出的地方,但整个产品的综合品质就上升了一个档次。可以说,就算Apple把全部技术给了一般的企业,一般的企业也造不出Apple这样的高质量产品,因为他学不到设计的精髓、达不到这种设计高度,没有金刚钻,也揽不了这个瓷器活。这就是DFX理念在产品中成功应用的典范。
总体上,DFX包含如下几个方面:
DFR: Design For Reliability 面向可靠性的设计
DFT: Design for Test 可测试设计
DFC:Design for Cost 面向成本的设计
DFM: Design for Manufacturing 面向生产的设计
DFA: Design for Assembly 面向装配的设计
DFP:Design for Procurement 可采购性设计
DFS:Design for Serviceability/service 可服务设计
DFE:Design for Environment 可环保设计
等等。
这里仅简单的介绍一下客户感知性更强的可靠性设计(DFR),通俗点讲,就是关乎产品是不是可靠、质量是不是过硬的一门技术。
从产品层级划分角度,产品的可靠性可分为器件级、单板级、互联级、系统级、用户级。这里仅以单板级DFR为例简要的讲几点,看看设计一个高质量单板需要注意哪些方面:
l 系统方案的健壮性、简洁性;
l 异常场景的兼容;
l 临界条件的兼容;
l 全功能遍历;
l FMEA分析;
l 故障模式分析;
l 基础电路的可靠性设计,如电源、时钟、复位等;
l 接口物理层对接:(电平规范、VOL/H,VIH/L的匹配,如一见到两个器件都有UART接口,就以为可以直接对接,而事实上,很多情况下是需要做一定处理的,或者根本不能对接);
l 接口协议层对接:(如UART协议 校验位的一致性,I2C对SCL、SCK建立时间的要求, 建立时间、保持时间等);
l 软硬件综合:做硬件方案时,必须考虑资源分配(如接口资源、带宽资源等)、时序、驱动能力等。这些都必须深入芯片内部,详细的了解寄存器是如何配置的,配置后的效果是什么,等等。
产品的可靠性设计的不好,可能一时显示不出来,短期内对产品的影响不大,但存在着重大隐患,总有一天会出现问题,轻则造成经济损失,重则关系到公司的生死存亡。
“出来混,迟早是要还的”,科学总是坚定地体现着自然界因果相报铁的法则。
可见,任何一个看似简单的产品,都有很多的深层次细节需要处理,也都有很多坑张着大嘴等着小伙伴们自投罗网。做出产品和做好产品是完全不同的两个概念,很多公司只停留在做出一定功能的产品/样品、甚至对功能的实现也是大打折扣,对这些深层次细节毫无关注的意识,做出来的东西岂能稳定?这也正是很多公司怎么挣扎都逃不脱“产品不稳定”这只魔掌的原因。
平台化、归一化设计
平台化、归一化体现的是一种工程上的系统性思维,其核心思想是:基于业务提炼产品共性,做到通用化、归一化。
完成了平台化建设,就类似于武学上的“打通了任督二脉”,从此产品就能融会贯通、以一当十,“想吃红糖吃红糖、想吃白糖吃白糖”。
产品的平台化、归一化设计有诸多优点:
① 有利于资源的复用
将人力资源、物料资源等多次投入变成一次性投入,也隐性的降低了产品难度。
② 有利于提高产品质量
公共部分经过市场的充分验证,更加成熟可靠;
利用平台的拉通功能,规避了很多共性问题。
③ 有利于缩短产品开发周期
平台化通用性好,便于扩展。新产品的开发,只需关注差异化部分的设计,可快速高效的推出新产品,极大的提高市场竞争力。
④ 有利于降低供应链的难度
产品经过平台化的系统级归一、以及具体到单板级的归一后,物料种类将降低很多,物料的可获得性可以得到充分保障。归一化的物料,使用量将会增加,有利于降低物料的采购成本。另一方面,因物料种类减少,采购运营成本、库存风险等将会降低很多。
当然,以上仅是列举了平台化的部分优点,其它种种好处真是举不胜举、“罄竹难书”。不同的设计者、不同的使用者,也会产生不同的功效,体会也不同,全看个人修为。谁用谁知道。
产业链层
一个优秀的工程师首先必须是个“工程商人”。
这个层次的技能就是进一步提高工程师的“工程思维”,将产品的“工程特性”理论化, 将“利润最大化”思想 升华为 “价值最大化”思想。
供应链
供应链是扩大化的生产、销售,涵盖对产能、信息流,物流,资金流、销售渠道,
体现了一个企业将技术转化成产品实物并最终卖到客户手中的能力。
这方面的能力是需要长期积累、规范化管理才能建立的,非一日之功。因此,企业做到一定规模,供应链就是核心竞争力。而硬件企业对供应链的要求更高,这就是为什么很多初创公司选择互联网、纯软件业务,避开供应链难题的道理。
生态圈
生态圈的本质是“在无法独力改变格局的时候,随大流、合群”,它是一个产品、一项技术涉及到的周边相关产业,周边产业的成熟度极大的影响该产品、技术的应用,因此在进行产品定义、系统分析时,必须充分考虑周边的生态环境。
以单点技术CPU为例,进行CPU选型时,就涉及到周边复杂的生态系统,如:
l 竞争对手的发展状况:X86、PowerPC、ARM、MIPS ;
l OS的发展状况:( Windows、VXworks、Linux等);
l 应用软件的活跃度(各类APP);
l 配套存储器的成熟度:如DDR (DDR2、DDR3、DDR4)、FLASH(Nandflash、norflash)的发展水平 ;
l 高速接口的应用成熟度:FE、GE、PCIe、USB3.0、XAIU 、RapidIO等 。
商界里,还有很多因生态圈不良导致产品失败的案例:
案例1
诺基亚的塞班操作系统、微软的windowmobie操作系统均是没有顺势而为、适应主流而造成的悲剧。
案例2
中科院计算机所龙芯选用MIPS内核、指令集,后来被迫购买MIPS知识产权,拥有自主知识产权也沦为一个笑话,也是受生态圈限制的无奈之举。
当然,也有超级牛的公司逆天而行,自建生态系统并获得成功的,这类企业少之又少,全世界也找不出几家。
案例3
Apple没有随大流使用android操作系统,而是自建IOS操作系统,实际上是自建了一个完全封闭的生态链,并且做的非常成功,其首创的AppStore更是开创了一种商业模式。
美学层
一朵鲜花、一位美女可以让人感受到美。 而足球运动中一个大弧度的香蕉球,一段动听的音乐,虽然没有视觉上的艳丽外表,也同样可以产生无与伦比的美感。可见,美不仅是可直接感知的视觉上的美感,还有一种是通过感知、在内心产生共鸣,生发的一种精神上的美感。
同样,技术是可以产生美感的
工业设计之美
这是一种产品外观上的美感,如:苹果iphone系列、华为mate7、P8等,一看就令人爱不释手。这种美科学的称谓叫“工业设计”。
用户体验之美
另一种这种美感不是看出来的,而是体验出来的。如:iphone的多点触控功能(双指放大缩小),华为P8的指关节截屏等功能。设计师将机器的操控极度的贴近人的使用习惯,
充满着高度的人性化。这种美科学的称谓叫“用户体验,User Experience ”。
精益化设计之美
还有一种美,存在于事物的内涵与人的内心产生激荡,形成共振。如:产品的某项功能,有人使用一个复杂的电路完成了,而有人仅用来几个简单器件就实现了,且性能丝毫不差,
在专业人士内心,就产生了极大的美感。
在软件领域这种美感体现的尤为明显,如:一段代码,架构简洁、可扩展性好、可移植性好、规范性好,这样的代码用起来得心应手、读起来赏心悦目,会使人内心产生巨大的愉悦, 叹为观止。这种内在之美令人回味无穷。
随着人们生活水平的提高,对产品人性化的要求也越来越高,在产品同质化竞争日趋激烈的时代,“技术之美”(工业设计、用户体验)就是软实力 ,这种软实力在高端产品、消费类产品身上体现的尤为突出。可以说 ,掌握了“技术之美”,也就掌握了打开客户“钱柜的钥匙”。
技术之美需要一种对细节极致的追求, 是为匠心,或者叫情怀。乔布斯做到了,所以苹果成功了。 “如切如磋如琢如磨”,我突然强烈的感觉到 “Stay hungry , Stay foolish” 这句话这样翻译更合适。
注:美学这个层次以及下面的基础科学层,本人修为尚浅,不敢妄言,只敢谈谈一点感受、触碰一点皮毛。此处预留小凳子以及花生瓜子矿泉水、啤酒饮料方便面,静待高人指点!
基础科学层
我们讲到所谓的技术,绝大多数都属于技术应用,而非技术研究。各种不同的产品,都不过是同样的几种技术组合换个样式表现出来而已。
真正推动时代进步的是基础科学的进步,技术的发展最终都应该回归到基础科学。基础科学上的突破,才是决定时代发展的关键因素。
基础科学的发展,有微观和宏观两个方向。
微观方向发展,是指进行数学、物理、化学、材料等领域的研究,实现基础领域的
突破。例如石墨烯技术的发展,势必颠覆半导体、能源行业的格局,几家欢乐几家愁,伴随着时代车轮飞速的前进,江湖又将是一片血雨腥风。
宏观方向发展,是指融合哲学、心理学、经济学、政治经济学等,将技术对经济乃至社会的影响最大限度的发挥出来。
技术不能接近政治,但也不能完全将其屏蔽,应对政治保持适度敏感, 从而把握经济形势、行业形势,最终把握技术方向,技术方向才是一个公司真正的命脉。
我是个三不懂企业家,不懂管理,不懂市场,更不懂技术,但我懂得把握技术的方向。
——任正非于2008年网络产品线年会
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技术水平与产品质量的关联
如果一个企业出现如下问题,就应该评估一下自己的技术水平,看看在哪一方面没有做到位,然后对症下药,将该方面的短板补充上去。
① 很忙、很累 ;② 问题源源不断 ;③ 产品不稳定,但无从下手。
判据
1
如果技术人员理解如下知识点,则企业技术水平至少达到0.5层
① 电源纹波噪声、复位时序、时钟;
② 信号质量、时序;
③ 常见接口协议 (UART、I2C等);
比较悲观的是,当前很多消费类企业(如比较知名的家电企业)都处在0.5层以下,这些企业的本质还是以加工制造为主,以量取胜。因此技术水平的不足被量化生产抵消并掩盖了。当然,此类企业也只能处于食物链的底层,捡拾别人看不上的微薄利润。
判据
2
如果技术人员理解如下知识点,则企业技术水平至少达到1层
① 系统分析;
② DFX;
③ 平台化设计意识;
通常来讲,2层是个比较安全的水平。企业整体技能水平达到这个阶层,就能做到:
① 清晰的认识到为什么做这个产品;
② 动手做之前就能明确作出后是什么样的、性能如何;
③ 产品做出来后,符合预期。
实现了这一步,就能真正做到招之即来、来之即战、战之必胜, 在产品质量这个重要环节上稳操胜券。
蛇足—辟邪剑法与吸心大法
金庸在《笑傲江湖》中创造了两大绝世武功,辟邪剑法和吸心大法,引的无数少男少女仰慕不已,都想拥有这样的武功秘籍,修的此等绝世武学。
其实,这样的武功秘籍就存在生活中。任何文学创作都来源于生活,是日常生活的提炼和演绎,我们只要对生活多加体会,也就能明白这些绝世武功所包含的精义了。
我们先来探讨一个问题,做技术最终目的是什么?
最精妙的电路?最巧思的代码?最深奥的技术点?荣誉?地位?财富?
如果是为了以上目的做技术,就会走上邪路,在某个目的达成的那一天,也就是练成辟邪剑法的那一天。达成的是内心的执念,失去的是沿途的风景。
技术的真正价值在于将技术转化成具有实际价值的产品,顺应时代的发展,为社会的发展和进步做出最合时宜的贡献。
有人抱怨上天不公,为什么只让任我行、令狐冲等少数人练习“吸心大法”?
其实,上天是最公正的,它给了我们每个人修炼“吸心大法”的机会,只是很多人不识、不懂、不屑,白白浪费了大好时机。
孔子的《论语l述而》就是“吸心大法”秘笈,里面讲述了很多修炼方法:
子曰:“三人行,必有我师焉,择其善者而从之,其不善者而改之。”
子曰:“默而识之,学而不厌,诲人不倦,何有于我哉!”
子曰:“不愤不启,不悱不发,举一隅,不以三隅反,则不复也。”

子曰:“盖有不知而作之者,我无是也。多闻则其善者而从之,多见而识之,知之次也。”

通过古人云,我们可以总结出吸心大法的要领:
年轻人问禅师:我志向高洁,出淤泥而不染,无法容纳这个污秽的世界。
禅师拿出一个袋子让年轻人把屋子里的垃圾装进去,年轻人很快就装满了。
禅师又拿出一个袋子,年轻人恍然大悟:“您是说只要有足够宽广的胸怀,就能容纳这个世界?”
禅师摇摇头,指着袋子说:装,你就继续装吧。
装,继续装(真正意义上的装,即空杯心态),这就是吸心大法秘诀。
总之,做技术就需要珍惜身边的每个合作者,采众人之灵气、集百家之精华,师夷长技以自强
技术之路最终和人生之路殊途同归,其最终的归宿均在于不贪、不嗔、不痴,心无杂念,方能修成正果。
最后分享青莲寺的一幅对联,与诸君共勉:
人生如瓦盆,打破见真空
世事如棋局,不着是高手

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