שיקולים מרכזיים בבחירת רכיבים, כבר בשלב הפיתוח

23 יוני, 2025

בחירת רכיבים עבור מערכות שיהיו בשימוש 15-20 שנה, צריכה להתחשב בגורמים רבים מלבד הטכנולוגיה: לוחות הזמנים של היצרן, אורך חיי הארכיטקטורה, זמינות הקניין הרוחני ועוד. מאמר-מומחה מאת רוצ'סטר

הכתבה מאת Rochester Electronics

בחירת רכיבים עבור המוצר צריכה להתבצע בשלב הפיתוח לא רק באמצעות בדיקת פרמטרים טכניים יבשים, אלא לקחת בחשבון שיקולים נוספים שיבטיחו זמינות וכדאיות לאורך כל חיי המוצר. הדבר דורש הבנה עמוקה של גורמים כמו לוחות הזמנים הנדרשים לפיתוח מערכות בטווח הארוך, תוכניות ההשקה של יצרני הרכיבים, רמת הבשלות הטכנולוגית ואורך החיים הצפוי של הארכיטקטורות שנבחרו. להלן מספר שיקולים מרכזיים שיש לקחת בחשבון כדי למנוע קשיים עתידיים.

היערכות מול מצב השוק:

לפעמים הבחירה ברכיבים הנגישים או היעילים ביותר תהיה הבחירה השגויה, וזאת בשל חוסר התאמה והיערכות לקויה מול מצב השוק. כך למשל, כרטיסים גרפיים מתאפיינים במשכי חיים קצרים מאד בהשוואה לצגים המיועדים לכלי טיס מסחריים או צבאיים. הבחירה ברכיב המיועד למחשב האישי בשוק שבו המטרה העיקרית היא פיתוח מוצרים חדשים, תוביל להתיישנות עוד לפני שיגיעו המוצרים המוגמרים הראשונים למערכות שאליהן הם מיועדים. אם מעוניינים לבחור מראש את ההתקן הגרפי הייעודי עבור המוצר, חיוני לבחון את העלויות לטווח-הארוך ולהקצות תקציב מראש עבור רכישה-אחרונה מוקדמת.

בדומה, מוצרי זיכרון מיועדים למערכות בעלות משכי-חיים קצרים. ספקי הזיכרונות המובילים כיום בשוק לא מחזיקים יותר במלאי DDR3. במקרה, DDR3 הוא סוג הזיכרון העיקרי בו תומכים מוצרי ה-PowerPC האחרונים. תכנון מערכות לטווח-הארוך בהיעדר תוכנית לטווח-הארוך הנוגעת לזיכרונות היא כשל משמעותי.

מוצרי זיכרון התפתחו והשתנו ללא הרף במשך מספר עשורים רצופים. החידושים בתחום הזיכרון מגיעים בקצב מהיר כדי לספק מענה לדרישות שרתי ומרכזי המידע ולצורכי מוצרים ניידים. בפועל, כל מערכת המיועדת לשימוש ארוך-טווח תכלול חוסר התאמה וקושי בהיערכות מול מצב השוק עבור כל סוגי הזיכרונות, משום שכל סוגי הזיכרונות הם מוצרים קצרי-טווח.

מחזור החיים של הארכיטקטורה:

השימוש בארכיטקטורת עיבוד PowerPC מרובת-ליבות הפך מזמן לסטנדרט עבור כלי טיס מסחריים, בשל יכולת ההפעלה והבקרה מרובת הליבות ויכולת הביצוע הספקולטיבי על פני מספר ליבות עיבוד. מוצרי ה-PowerPC מרובי-הליבות הקיימים בשוק הוסמכו עבור תחום הטיס המסחרי לצד פיתוחי התוכנה. עם זאת, ניתן כבר לזהות את תחילת הסוף של ארכיטקטורה זו. שוק התעופה המסחרי נמצא במעבר ל-ARM או RISCV כארכיטקטורה העיקרית שלו. כל מוצר המתוכנן כיום ומבוסס על PowerPC, צפוי להתמודד בעתיד עם ושיים בזמינות ובתמיכה.

הכנת ה-PCB למצבים עתידיים:

מערכות רבות כוללות זכרונות DRAM במטרה לשפר את המוצר או כדי לאפשר דרגות מורכבות שונות בתוך אותה משפחת מוצרים. המפתחים נוטים "לדחוס" את ה-DRAM בשטח קטן ככל הניתן בתוך המעגל המודפס, אלא שכאשר מדובר במערכות המיועדות לשימוש ארוך-טווח של 15-20 שנים, יש להניח שטכנולוגיות ה-DRAM ישתנו לאורך התקופה הזו ויופיעו בגורמי צורה חדשים. תכנון את הלוח וה-layout צריכים לקחת שינויים כאלה בחשבון כדי למזער ככל האפשר את השינויים העתידיים בתכן.

סטטוס הרכיב מבחינת מחזור-החיים שלו לאורך חיי היישום:

יש לקחת בחשבון לא רק את משך-חיי המוצר המוכן בעת בחירת הרכיבים, אלא גם את משך חיי הרכיבים המשמשים בו, כמו גם את תאריך תחילת השימוש ותאריך סוף השימוש המתוכננים של המוצר. הבחירה ברכיבים הנכונים תבוא לידי ביטוי בהתאמה בין תאריכים אלו של המוצר לבין התאריכים של הרכיבים שמרכיבים אותו.

דוקומנטציה מקיפה של רכיבי מפתח:

עלות השינויים בתוכנה גבוהה בערך פי 10 מהשינויים בחומרה. כל רכיב המבוקר ישירות על-ידי תוכנה יהיה בעל ערך משמעותי להמשכיות המערכת לטווח-הארוך. רכיבים אלו הם בדרך כלל גם היקרים ביותר מבין כל רשימת החומרים (BOM). דרישות הדוקומנטציה וארכיב הנתונים עבורם צריכות לקבל חשיבות עליונה כדי למנוע סיבוכים אפשריים בתחזוקת המערכת.

במקביל, יש ללשמור ולאחסן כראוי את קבצי התכנון המקוריים (VHDL, SPICE, אילוצים, וקטורי בדיקה מקוריים וכדומה), כדי שניתן יהיה לשלוף אותם בקלות לצורך בנייה מחדש של המערכת במקרה הצורך. כדי למזער סיכונים תחזוקתיים, יש לנהל ארכיב המכיל את כל המידע הרלוונטי. כמובן שעליו להיות עצמאי ובלתי תלוי באף כלי תכנון אלקטרוני (EDA) או מערכת הפעלה.

מצב הקניין הרוחני:

צריך לבדוק איזה קניין רוחני (IP) משולב בתכן, שכן היכולת להעביר קניין רוחני (Porting) עשויה להיפגע לאחר התיישנות הרכיבים. ליבות IP, בעיקר כאלו המשולבות ב-FPGAs ו-ASICs, הן נפוצות למדיי. עם זאת, בלוקים אלו עלולים להפוך את יכולת ההעברה והשרידות של המוצר לכמעט בלתי אפשריים אם לא נערכים מראש לתרחישים אלו.

ההיערכות הזאת יכולה להיעשות במתכונת של מימון מלא של הרכישה האחרונה, או רכישת רישיון לשימוש ב-IP מראש באופן שיאפשר העברה מטכנולוגיה אחת לאחרת. שילוב של ליבות IP בלחיצת כפתור, רק משום שקל לעשות כך, אינה מהווה תוכנית טובה למערכת המיועדת לשימוש רב שנים. שכן יתכן שלא יהיה ניתן לקבל פתרון כאשר תצוץ בעיה לאחר מספר שנים.

סיכום:

הניסיון שלנו בחברת Rochester Electronics מראה כי חברות רבות לא מגבשות תוכנית הישרדות לטווח ארוך במהלך שלבי התכנון, אף על-פי שזהו הזמן הנכון ביותר לעשות זאת. החל מתכנון הרכיבים ועד לשימוש בליבות IP, ישנן דרכים רבות בהן חברות המפתחות מערכות המיועדות לטווח-הארוך יכולות למזער סיכונים ולתכנן את מערכותיהן באופן שיבטיח אריכות-חיים. חבירה לשותפה אמינה כמו Rochester Electronics במטרה להבטיח זמינות ארוכת-טווח היא הפתרון הטוב ביותר.

למידע נוסף: Rochester Electronics

פורסם בקטגוריות: חדשות