光映科技官方技術論壇

新一代電子設計白皮書
Altium 創始人兼CEO：Nick Martin

內容提要

因爲新一代的電子産品不再是孤立的産品，所以最應關注的是産品體驗(使用者需求為最佳需求)，而不是産品本身。
而且産品也會成爲衆多産業環境裡，具有智慧化特性的一部分。
電子産品再也不是只由：冷冰冰的金屬、矽片和塑膠外殼，所組成的軀殼而已。

電子産品廣泛地應用於各種産品及産業環境中，其智慧特性的價值，則由其軟體來决定。

所以，我們建議【從內到外】的設計方式。

我們需要改變傳統的設計方式，
工程師應該用全方位考慮的方法來進行設計，並對産品設計進行整體考慮。
軟體設計部分，則應該成爲關注的焦點，和作為支撑産品的基礎，
而硬體則應該更配合軟體，來滿足軟體設計的需求。

經由全方位設計理念來進行産品設計，智慧元件 - 將成爲連接用戶和製造廠商之間的橋梁。
這不僅提升了産品外觀以外的客戶體驗，還建立了一個不斷創新的機制，保證互惠價值和新想法的互通。

本文說明了：採用全方位設計理念 的必要性。
就工程師目前必須應對的電子設計行業的基本挑戰而言，快速的技術進步不可避免，
若不能跟上新技術，則意味著：將被時代所遺棄。

本文
電子設計行業經歷了不斷的發展，已經進入了一個高度相關，技術驅動的世界。
用戶對新技術，新産品的需求永無止境。
電子産品已經不僅僅是産品，而是反映出先進的技術。

電子産品已經成爲生活方式的一部分，而不只是僅完成所需的功能。

我們的電子設計行業，可以滿足新一代産品的需求嗎？
一定可以，但不是經由原來的設計理念和流程。

新一代的電子産品和過去的不一樣，不再是孤立的元件。
相反地，電子産品從原來是電子設計世界的中心，轉變成爲一個環繞式衛星的定位，位於更大的産業環境之中。
電子産品已經演變成爲：用戶進入産業環境的工具。

從這一更廣義的角度來看，生産産品用什麽樣的材料，倒變得不那麽重要了。

Apple 公司的 iPod 就是一個很好的例子。

iPod 的成功，除了其産品本身的內在特性，還主要得益於其後台的支援設備、音樂購買、和下載系統等的組合。

電子設計行業，整體都具有這樣轉變的趨勢，消費電子則表現的尤爲明顯。
無論是醫療、工業、消費品或者其他行業的用戶，都希望其 産品可以擁有更多功能、升級更方便，
並提供産品以外的服務，且速度要更快，價格要更便宜。

我們已經實現目標了嗎？

電子産品的公司又是如何做出反應的呢？
讓我們做一個實驗。每周拜訪你附近的電子産品商店，並注意産品的變化。
幾個月後，你會發現一個有趣的趨勢：
除了産品的性能指標（容量，速度，內存大小等）日漸增强，價格在逐級下降以外，其他沒有什麽大的變化。

雖然有很多的技術可圈可點，但是真正全新的概念却寥寥可數。
每周你都可以看到和以前型號沒有多少差別的新産品，而真正的創新則往往姗姗來遲。

爲什麽 Apple 公司的新産品發布往往吸引了衆多的關注？
因爲它的産品通常會打破常規。
每一個新的發布，都伴隨著對革新的新希望，毋庸置疑，用戶也會爲之雀躍。

每一個新産品總會引來模仿者，每一個新的服務都會招致拷貝甚至詆毀，
但這都會讓 Apple 公司再一次證明其在創新和技術領先領域裏的領導者的地位。

衆多的【iPod 殺手】或者【iPhone 殺手】産品的出現，
有些甚至在美觀和技術設計的質量上都可以平起平坐，甚至超越，但都不能撼動 Apple 公司的地位。

這一切都是因爲産業環境的 不支援 和 無持續性 造成的。
經由 PC 上的 iTune 程序，直接連接 iTune 網上商店，
這在根本上 - 封殺了競爭對手的生存空間。

是什麽令 Apple 公司在業界三星、諾基亞、索尼等巨頭的挑戰下穩如泰山？
是因爲它是技術上最先進的手持音樂設備，還是因爲它的價格最便宜？
都不是。
是它背後的具有强烈驅使性的産業環境，使得 Apple 公司免疫於産品等級上的競爭。
Apple 公司經由網路服務，建立起一個可持續的競爭優勢，用於滿足用戶的需求，
即快捷的購買、儲存、組織和虛擬的播放世界上的所有音樂。

Apple 公司的使用環境，使得公司和用戶可以雙贏。
用戶獲得了遠遠超過普通獨立的 MP3 産品，而 Apple 則可以獲得來自這些用戶的新業務，
而不僅僅是銷售單個産品。其他的供應商和競爭對手需要建立的環境和用戶關係。

來自其他市場的教訓

除了消費電子市場以外，就像很多公司認識到在 Intel 出現以後，跟隨而來的全球化，
隨時隨地的通訊需求，和知識的商業化，
讓服務業和專業用戶領域裡通常含義下的【用戶忠誠度】變得不是那麽的堅不可摧。

從洗衣機、麵包機、到汽車，在幾乎所有的消費品市場裡，這樣的改變一直在發生。

唯一還存在的【用戶忠誠度】，也是因爲在用戶和生産廠家之間，還剩餘那些有限的互動。

在這樣每天都發生急劇變化的環境裡，建立可持續性的差異性，不僅僅是一個挑戰，還是一個機會。
音樂播放器的市場已經證明了這一點，而類似提升用戶體驗的變革，已經成爲一種不可阻擋的趨勢。

對於市場新的進入者來說，這無疑是一件好事；但是對於目前的市場領導者來說，則不然。

産品開發的意義

建立産品的交互使用環境，需要借助新的産品開發理念。
開發並提供全方位的産品體驗，比僅僅提供一個成型的、單獨的産品更具挑戰性。

而要完成這樣的使命，僅僅從今天的靜態設計流程（從微處理器成爲主流産品以來基本沒有變化）略作改變，
擴展到一個更複雜的靜態設計流程，是可不能成功的。

我們需要的一個全新的流程，而且是越早採用越好。

因爲我們往往是從硬體開始設計，所以在爲大型的交互使用環境開發産品，有時候還是會碰到各種臨時的變動。
Apple 公司就是一個很好的例子。

設計機構和工程師需要把注意力從硬體轉移到用戶需要的體驗上去，確定支援這樣的體驗所需要的産品功能，並創新。
所有可採用的技術來提供這樣的功能特性。
調整自身並接受來自改變所帶來的機會，是確保保持領先的關鍵因素。
而另一種選擇，就是眼睜睜的看著整個行業把你拋棄。

超越性的思考
另一個常見的例子。
假設你是一個空調生産廠家，爲了參與競爭選擇生産一個更高效率、更安靜，和有更强大功能的産品，或者採取降價策略。
但是，當新的技術概念出現，把這一切都變得毫無意義的時候，市場又會做出什麽樣的反應呢？

相反，開發新一代提供用戶全新體驗的空調機。
加入可供用戶從世界的任何地方都能進行操作的可連接性。
開發並利用一個 iPhone 的程序用來幫用戶（當他們發覺家裏的溫度比度假時要熱的時候），
從機場回家的汽車裡控制空調機，簡單的遠程控制是關鍵。

生産製造廠家也被包含在這一互動的環節裡，查看産品性能、上傳新的功能，並進行服務或者故障的排除。

當用戶提出需要更換的時候，廠家可以遠程將用戶的設置上傳。
當用戶因爲搬家，而購買了另一台空調機的時候（是因爲互聯而建立的産品價值和信任），
廠家可以自動的根據用戶的資料調節新的系統，並提供用戶需要的舒適度。
所有的這一切都不需要有用戶的介入，而在提供類似服務的同時，廠家則爲自己創造了價值。
用戶經由空調機，進入了廠家所建立的交互使用環境。

正因爲服務所體驗出和實際産品以外的價值，
廠家因而可以保持和競爭對手持續的差異性，並長期的保證業務收入，
而不是每隔5分鐘，就因爲競爭對手的新特性而進行匆忙的應對。


在發展的行業中，重新定義設計

如果接受了以上的觀點，那我們又該如何改變我們進行産品設計的方法呢？

那就是設計具有互動特性，和智慧化特性的産品。

在硬體層面實現這樣的改變，需要對硬體元素進行額外的投入。
在實際中，爲增加互動特性而增加額外的硬體並不複雜，一個 USB 就已經足夠了。
一個嵌入系統的手機芯片，可提供對交互使用環境的無線接入。

對工程師來說，如何實現這樣的物理連接，則是一個巨大的挑戰。
其難度無異於幫助外星人設計打回家的電話。
如果沒有智慧化特性，則這一切都是徒勞的。

所以，創建新一代電子産品的關鍵在於我們是否有能力爲其增加【智慧化特性】，
並更容易的接入到我們所建立的互動式使用環境中去。
微處理器行業在 5-30 前已經開始這樣做了，並爲電子設計提供了革命性的機會。
用軟體的算法替代固定的硬體，並已經成爲今天智慧化産品的基礎。
智慧化手機的關鍵：是在於運行的軟體，而不是使用什麽樣的硬體。

軟體的功能使其成爲電子行業革命性因素。
在微處理器出現以前，所有的功能都依賴零件的連接完成。
完成更多的功能，需要連接更多的元零件。

智慧化零件的功能則更爲强大。可以包含更多的零件和佈線，或者直接進行産品的設計和建立。
用通用微處理器來替換原來的一堆由大量專屬的硬體，使得工程師可以嘗試原來從未想像過的設計。

接著，一種新的零件刺激了第二次電子設計的革命。
可程式化零件，特別是 FPGA 改變了工程師對電路的考量。
這些新的零件對於工程師來說：就是一些白紙，並可以根據需求來進行編程，以完成任何需要硬體來完成的功能。
可程式化零件較强的適應性，和夠便宜的價格，已經可以確保被主流的設計所採用。

和微處理器進行配合，替換目前固定的電子硬體，可程式化零件可以改變我們電子設計的方法。
硬體設計流程增加了【流動性】，以彌補原來軟硬體之間的鴻溝。
更具潛力的是，可以嘗試全新設計方法，並將智慧化産品推向市場。
工程師可以第一次如修改軟體一樣，來修改硬體設計。

隨著微處理器時代的到來，工程師擁有了前所未有的設計空間。
釋放這樣的潛力，對於公司和電子工程師來說都具有非凡的意義。

産品的功能性，可以被看作是一個完整的軟設計領域（由可程式化零件和傳統軟體所組合而成），並需要符合多標準的設計標準。
在軟體設計領域裏，所有傳統的設計流程都將緊密的進行互動。

工程師必須不再把産品看作一個離散的硬體、可程式化零件和軟體。
相反的是，可以根據功能來定義産品，並根據功能的不同，採用最合適的實現方法。

如果採用傳統的方法來完成新的設計，工程師將竭力需要保持設計技術和設計技巧間的同步，並需要使用很多不趁手的設計工具。
因爲不能和設計周期同步，現行的設計理念即將開始瓦解。
創新被阻止，而公司也將萎縮。
移除前進道路上的障礙，並充分的釋放最新技術的潛力，目前的設計規則要麽需要修改，那麼需要被放棄。

傳統設計的挑戰

讓我們開始分析一下傳統電子設計的方法。

傳統的産品設計是一個線性的流程，從硬體開始，一直到運行於其上的軟體。
這樣的方法是基於【硬體決定設計價值，而軟體則爲産品增加功能】的這樣一個設計理念。

然而，這樣的設計理念是錯誤的。
工程師被强迫的在設計流程的初期就鎖定硬體平台，並用於軟體的開發。
所以，軟體的開發，就會被所選擇的硬體平台所限制。

坦率的說，這意味著倒退。

今天的産品價值，來源於設計的軟體部分，傳統軟體和日益增加的可程式化零件。
而我們需要把這一些軟體部分作爲中心，並作爲設計的起點。
硬體部分需要根據智慧化特性的需求來設計，再不應該限制元件內的智慧化特性的開發，和最終産品的功能。
例如：互動特性和用戶體驗等。

把傳統的設計理念翻轉過來，就是全新的全方位的一體化設計方法。
工程師可以從産品設計最重要的部分著手，並把更多的時間，分配到用戶最關心的問題上來。

對於用戶定制設計硬體的需求也開始顯現。
一個合乎邏輯的做法就是採用【即選即用（off-the-shelf，OTS）】的方法，來支援設計的核心智慧化特性。
最終産品的外觀可以是任何形式，即一個完整或組裝的即選即用硬體，或者是一個用戶定制PCB組裝件。

如果採用的“即選即用”的硬體，是經過原來軟硬體開發平台開發和測試的話，設計可以直接被當作産品。
如果系統也是有獨立的 FPGA供應商提供的話，工程師就可以更自由的去選擇：所適合的可程式化零件了。

一個全新的方法：整合式一體化

作爲 Intel 所帶來的好處，在原來孤立的産品環境中，
智慧化産品帶給我們更多、和互動式使用環境相溝通的渠道。

應時而變，是時候在電路板設計以外的領域，考慮電子設計了。

在當前趨勢下，産品藉由功能、服務，所能夠讓用戶接入的産業環境，已經變得和産品的物理特性一樣的重要了。

在電子設計中，越少依賴硬體來實現關鍵功能就越好。
工程師需要經由軟體和可程式化零件來實現零件的智慧化特性。
而當我們擴展我們産品的産業環境的時候，軟體和可程式化零件，則也可以輕易的擴展。
和硬體不一樣，軟體和可程式化零件，也沒有辦法用1/10 成本，像硬體一樣在發布以後，被大量的複製。

真正可持續性的市場差異性，來自于電子産品的內在智慧化特性。
表現於獨特的行爲，功能和互聯特性。
産品可以被使用於任何更大的産業環境，並且體驗出：可帶來産品之外的用戶體驗和用戶關係的建立。

這就是新一代電子産品。

工程師和設計機構，需要改變思考的方法，並改變其設計系統和設計方法。

傳統的“分割並完成”，把硬體、軟體和可程式化零件，完全分離的做法必須被摒弃。

爲了更好的釋放可程式化零件所提供智慧化的特性和潜力，
我們必須把原本獨立的設計方法整合在一起，並可以讓工程師可以輕鬆的在新的環境中進退自如。
只有這樣全方位的設計理念，才可以被應用到實際中去，經由智慧化和互動的特性，去建立真正的産品差異。

全方位的設計理念是革命性的。
它不僅僅整合的用戶的需求，並賦予工程去建立具有競爭差異性，和滿足該商品需求的偉大産品。