物聯網、智能家居的發展，加深了人與物的連接互動，使得我們的生活更加豐富多彩、溝通更為便捷、連接越來越緊密。

　　我們知道，芯片制造的過程就如同用樂高蓋房子一樣，先有晶圓作為地基，再層層往上疊的芯片制造流程后，就可產出必要的 IC 芯片。然而，沒有設計圖，擁有再強制造能力都沒有用，因此，建筑師的角色相當重要。

　　IC 生產流程中，IC 多由專業 IC 設計公司進行規劃、設計，像是聯發科、高通、Intel 等知名大廠，都自行設計各自的 IC 芯片，提供不同規格、效能的芯片給下游廠商選擇。因為 IC 是由各廠自行設計，所以 IC 設計十分仰賴工程師的技術，工程師的素質影響著一間企業的價值。

　　單單的芯片不成線，物與物的連接還依賴于無線組網無線連接，然而當前連接協議卻品類多多，如大類的WiFi、BLE、Zigbee、Z-wave，還有小眾的NB-IoT、LoRa等，且單就WiFi協議，又有多個芯片平臺。這樣一來給工程師產品開發前期帶來困擾： 產品適合選用什么協議？需要哪些參數做衡量？ 又有什么測試測量手段？

　　芯片到模組，主要有這四個階段：芯片；模組研發；模組生產；二次開發支持。

　　1、芯片生產過程

　　在 IC 設計中，最重要的步驟就是規格制定。這個步驟就像是在設計建筑前，先決定要幾間房間、浴室，有什么建筑法規需要遵守，在確定好所有的功能之后在進行設計，這樣才不用再花額外的時間進行后續修改。IC 設計也需要經過類似的步驟，才能確保設計出來的芯片不會有任何差錯。

　　規格制定的第一步便是確定 IC 的目的、效能為何，對大方向做設定。接著是察看有哪些協定要符合，像無線網卡的芯片就需要符合 IEEE 802.11 等規範，不然，這芯片將無法和市面上的產品相容，使它無法和其他設備連線。最后則是確立這顆 IC 的實作方法，將不同功能分配成不同的單元，并確立不同單元間連結的方法，如此便完成規格的制定。

　　設計完規格后，接著就是設計芯片的細節了。這個步驟就像初步記下建筑的規畫，將整體輪廓描繪出來，方便后續制圖。在 IC 芯片中，便是使用硬體描述語言（HDL）將電路描寫出來。常使用的 HDL 有 Verilog、VHDL 等，藉由程式碼便可輕易地將一顆 IC 地功能表達出來。接著就是檢查程式功能的正確性并持續修改，直到它滿足期望的功能為止。

　　重點說說模組研發、生產過程

　　一張導圖、分段說明：

　　方案選型

　　（1）需求分析

　　功能考量：wifi使用的組網方式，一對一，還是一對多。終端產品取一對一，用在網關、路由上則是一對多。在傳輸速率上，分流量類，控制類，如果模塊應用在智能家電控制方面的，選擇偏控制類的芯片，比如ESP8266即可；如果用在路由器這樣的產品，就要選擇流量類芯片，比如MTK的7620；

　　在功能接口方面，模組開發商考慮更多的可能就是芯片的接口數量，功能支持等，比如GPIO功能口、SPI flash擴展口、I2C接口；其實這個很好理解，比如RTL8710這款物聯網WiFi芯片，它的GPIO多達二十多個，支持多的輸入輸出設備，或是更多的外部連接或控制。

　　（2）優劣分析

　　除對芯片方案的市場需求進行分析外，模組開發商還需要考慮芯片的性價比與穩定性，以及原廠及供貨渠道；一款好的產品就算各個方面都過硬，但是價格脫離市場高的離譜，那么絕對是沒有人敢選擇的。當然也不能單單只看價格，俗話說便宜沒好貨是非常有道理的。如果兩款芯片方案優勢差異比較明顯，但是優勢占優的芯片方案即使價格高一點也阻擋不了大家選擇的。

　　說到芯片方案的穩定性，這個尤為關鍵。倘若是一款功耗高易引起發熱而造成死機的芯片，你如何讓產品開發商、消費者選擇呢。當然發熱可能是造成不穩定眾多因素中的一種，如芯片廠商對軟件代碼的優化不到位，同樣會引起上述問題。不同廠商或者不同品牌提供的芯片方案，可能是各有千秋，甚至是千差萬別。

　　在芯片行業，大家似乎有一種共識，歐美芯片方案優先選擇，接著是日韓，再者就是***，最后才選擇大陸芯片方案，當然這是在芯片方案價格差異不大的前提之下。當然這樣籠統的說是不太科學，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自***廠商。

　　2、原理圖

　　模組開發商選擇好芯片方案后，就就要進行模組開發設計。模組研發設計最先做的工作就是，設計原理圖。

　　穩定性：開發商需要根據芯片廠商提供的芯片資料，按照規格要求設計出穩定性高的原理圖。

　　成本優勢： 原理圖有多種設計方案，但是不能忽視對成本考量。如兩層電路板設計，四層電路板設計都可以使用，四層電路板也更優，但是價格就更貴。當然這只是成本考慮的一個方面而已。

　　兼容設計：原理圖設計時的電磁兼容設計考慮，就是要考慮模組在各種電磁環境中仍能夠協調、有效地進行工作。

　　量產難易程度：原理圖設計還要考慮日后是否方便加工，好加工也就意味著加工費用少。如果設計的原理圖致使實際加工的良品率低的話，同樣會造成成本增加。

　　3、繪制PCB板

　　上部分的原理圖設計，與畫PCB板一塊，被統稱為PCB Layout。兩者都是相輔相成的，原理圖設計的就是要在畫PCB板上得到體現，原理圖要考慮的畫PCB板時同樣需要考慮，并且畫PCB板還需要考慮的更多。

　　當然根據PCB Layout設計方案設所涉及的PCB選型，電阻、電容類型和數量等各項物料情況，都會在BOM（Bill of Material）物料清單體現，同樣PCB、貼片生產等也按此表單來確定物料。

　　4、PCB打樣

　　由環氧玻璃樹脂材料制成，有不同信號層數，而芯片等貼片元件就貼在PCB上。

　　廠商選擇：對于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打樣經驗，廠商的設備是否滿足需要，廠商管理是否過硬等等。

　　工藝要求：如果模組PCB要多層打樣，就要找有多層PCB打樣經驗的廠家。

　　5、PCBA打樣

　　PCBA也就是說PCB空板經過SMT上件，再經過DIP插件的整個制程，簡稱PCBA，可能理解其為成品線路板。

　　6、調試

　　對于模組的調試，主要在于硬件電路調試和軟件調試。

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

　　射頻參數的調試，發射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，這些參數影響著WiFi數據信號傳輸是否穩定；需要專門的儀器來測試。比如LitePointd的IQ2010、極致匯儀的WT-200； 目前，該行業RFsister開放實驗室提供這些方面測試服務。

　　軟件調試：主要在于穩定性、功能的完整性調試。一般而言，只是單一，或者部分功能進行的具體調測，下一步則需要進行更全面的測試

　　7、測試

　　是以達到電路設計指標為目的而進行的一系列的測量、判斷、調整、再測量的反復進行過程。

　　功能測試：根據模塊支持的特性、操作描述和用戶方案，測試該模塊的特性和可操作行為以確定其是否滿足設計需求。

　　性能測試：主要涉及測試模塊各個功能電路，以及信號的傳輸距離等還其他參數。

　　穩定性測試：對涉及模塊的實際傳輸速率、實際功耗、吞吐量 、無線連接等穩定性方面測試。

　　老化測試： 就是對模組壽命和在使用過程中能達到最佳效果而進行的一項測試。因系統長時間的處于工作狀態，在其工作時對各器件進行負荷運轉，只要在這些條件下能保證設備的性能穩定，那么在正常環境下工作模組的使用壽命就會更久。

　　認證測試：某些產品必須經相關國家指定的認證機構認證合格，取得相關證書并加施認證標志后，方能出廠、進口、銷售和在經營服務場所使用，尤其是通信類產品，而國際比較普及的認證如FCC（美國）、CE（歐洲）、RoHS（歐洲）等。

　　模組生產

　　模組生產主要包含PCB生產、SMT貼片加工、模組測試三個環節：

　　1、PCB生產：模組生產最基礎也是最重要的環節。

　　2、SMT貼片加工：根據該模組PCB特性，模組貼片采用單面貼裝。

　　單面貼裝流程

　　（1）物料核對：生產前還需根據BOM單和模組生產訂單進行物料的規格、數量對SMT物料進行核對；

　　（2）調機：同時還要對SMT進行編程以及調整，調機完成之后即是上料過程。

　　（3）印錫：將適量的焊膏均勻的施加在PCB的焊盤上，以保證貼片元器件與PCB相對應的焊盤在回流焊接時，達到良好的電氣連接。

　　（4）貼片：印錫過的PCB板，通過自動送板機傳送到貼片機進行貼片。貼片機的程序是事先編制好的，機器識別到有板的時候就會開始自動取料進行貼裝。

　　（5）爐前目檢：或稱作中間檢查，需要注意檢查元件的極性、貼裝有沒有偏移、有無短路、有無少件、多件、有無少錫等。

　　（6）回流焊接：檢查好的線路板經過回流焊之后就會自動進行焊接。

　　（7）爐后檢查：這里主要檢查的是模組的外觀，看有無焊接不良，即空焊、錫珠、短路、元件偏移、元件豎立等等。外觀檢驗方式有：AOI檢測/X-Ray抽檢、目檢。

　　A1、AOI檢測

　　通常AOI檢查可放在回流焊接前或者后，但多數廠商AOI檢測選擇放在回流焊之后，因為這個位置可發現遇到的所有裝配錯誤。由于采用AOI自動光學檢測存在一定的誤判（盲點，少錫等）率，所以AOI的檢測后還需人工目檢。當然AOI檢測是爐后檢查的通用檢查方式，但因AOI檢測對表面附有金屬屏蔽罩模的塊檢測方法不可行，因此我們可以采用了另一種X-Ray抽檢。

　　A2、X-Ray抽檢

　　X-Ray非接觸式3D檢驗法， 當電路板層數越多的時候，對內層對位準確精度的需求就會越高。其還可對封裝后內部物件的位置和形態進行透視觀察測量，甚者可透視金屬屏蔽器件。這里需要說明的是，雖然X-Ray檢測透視性強，但其只是一種抽檢測試方式。

　　B、目檢

　　目檢就是先用眼睛掃描整片板子，在用顯微鏡對有缺陷的地方做檢查，如缺錫、短路、或接腳扭曲都可以再經由傾斜板子，來調整最佳視線時容易發現。用眼睛來檢查不規則的地方，通常要比用顯微鏡一點一點的檢查更節省時間。當然發現問題后，再用顯微鏡來做更詳細的檢驗。

　　3、模組測試

　　（1）燒錄：通用串行編程器進行燒錄，首先使用隨機的并口數據線，將編程器與計算機并口聯接，進行聯機燒寫。

　　（2）GPIO測試：通過專有的測試夾具對GPIO口進行專項測試。將模組放置在專門設計的針床夾具上，使夾具測試探頭與組件的引線相接觸，通過查看夾具周邊LED亮度的情況，來檢查GPIO接口是否合格。

　　（3）接收、發射功率測試：利用IQ2010測試儀對模組WiFi的發射功率、接收功率做測試。

　　四、二次開發支持：

　　在這個以服務取勝的時代，模組廠商通常從售前到售后都提供服務支持，尤其體現在售后的二次開發技術支持。常見應用于智能家居、工業控制產品之中的WiFi模組通常為嵌入式，不同的領域、不同的產品、不同的工程師對其二次開發，或多或少會遇到一些技術問題，模組廠商通常以開發者社區、技術熱線、郵件、即時通信、上門支持服務等。

　　在開發者社區，通常有應用開發案例、SDK支持、固件更新包、常見問題等，個人比較喜歡泡開發者社區，不光能和其他工程獅交流，也偶然分享自己的一些小心得，還可以獲得一些免費的經典資源，現在用上也算是借花獻佛吧。

　　總結：從模組研發前的需求分析到確定方案選型，從原理圖設計到繪制PCB板，從模組軟硬件對接到確認BOM物料；從模組生產涉及的PCB生產、到SMT加工、測試；從模組出貨到售后技術支持，從這里面的每一步，我們可以看到廠商努力的身影，我們可以感受到廠商內心的執著，而不是你眼中僅看到的價格。