华为硬件工程师的霸气：但凡经我手的单板从没出过问题

作者：杨勇

2004年加入华为后，我连续做了14年的硬件，还算做了一些让人满意的单板，也有幸参与海思芯片的设计和开发，见证了网络芯片的成长。然而这当中也没什么高深的大招，只有一点一滴的积累。

10年整理600多页的“红宝书”

有人说，做硬件很容易，会拧螺丝会连线画原理图就行，但在我看来，这充其量只是连线工程师、画图工程师，不能叫硬件工程师。硬件工程师要懂的东西很多且很杂，PI（电源完整性）、SI（信号完整性）、时序……小到电阻电容，大到协议标准，遇到问题要能够有自己的判断而不是茫然无措。当时我们的老大说过一句话，“只要是看得见的，硬件都要管”，言下之意是硬件工程师要了解和单板硬件相关的所有领域，并对相关的技术问题做出判断，现在看来就是整个大硬件域。

在加入华为前，我已经在广州的一家公司做了两年的硬件了，当时做的单板规模很小、很简单，远不及华为单板的规模和专业性，接触华为单板后发现自己了解的那点硬件知识真不够用，于是就一边硬啃各种文档资料，一边追着专家请教。在工作中逐步学习PI/SI，学习高速设计，学习工艺，学习结构，学习散热,学习可靠性，总之只要和硬件相关的都会去学。虽然不如该领域工程深入，但也能够和对应领域工程师无障碍沟通并共同解决涉及的问题，到后来无论是做单板还是看别人的单板都会游刃有余。

这么多年的工作让我养成了一个习惯，在看器件手册和技术文档时，如果看到一个没见过的技术名词，就会立刻去google一下。即便是看不明白，也会硬着头皮从头到尾读一遍，在后续的工作中再去慢慢揣摩，同时会把在这个过程中看到的相关技术信息摘出来，专门放到两个文档中（一个word文档，信息记录较详细；一个是excel，方便查阅），这样后续查阅就不需要再翻箱倒柜了。新知识、新技术永远在不停地发展，目前我的“红宝书”还在陆续更新中。10年来，我的word文档已经足足有六百多页的干货了，细看下来，除了技术解释，标准摘要外，典型设计、设计中易犯的错误、各种器件的设计注意事项、等等内容也收集在里面。

除了查阅的便利外，这个过程其实也是我个人学习总结的一个过程，现在只要是我的电脑开着，我的这两个文档就是开着的。我也无偿把红宝书分享给一些有需要的同事，希望也能方便他们的工作。

攻关像创作艺术作品，需要坚持也需要灵感

问题攻关几乎成了我司硬件人员的成长必经之路，既磨练意志也开阔眼界，这十几年我主导和参与过的攻关不计其数。

几年前带领过一个芯片接口误码攻关，这个攻关在我投入前已经攻关了月余，完全是被供应商牵着鼻子走，不断给他们测各种数据，然后等他们答复，反复很多次却没看到任何实质性的进展。

加入并带领攻关后，我先将已有的数据梳理了一下，然后和供应商交流了几次，基于这些数据我判断他们的方向是错误的，但他们却坚持己见，认为是我们提供的参考时钟抖动有问题，但从测量数据上分析抖动是正常的，这样一来攻关便陷入了僵局，于是我决定撇开供应商进行问题攻关。

经过对问题的分析和测试，我们判断DDR控制器的读写采样窗口小导致了这个问题，进一步设计实验发现是“读”方向有问题，但是窗口到底有多大，示波器无法准确的测试。通过和海思交流，我们利用芯片已有的寄存器很巧妙的设计了实验，准确的测定了DDR接口的窗口大小，出问题时的窗口确实很小，可是奇怪的是控制器启动后都会做读写窗口的扫描，理论上不应该出现这个问题。于是我把DDR的手册又啃了一遍，分析了DDR的窗口扫描算法，结合示波器的测试，最后发现是供应商集成的DDR窗口扫描算法太简陋，扫出来的窗口比实际的大很多，并且我们使用的某厂家DDR在高温下窗口会缩小，至此整个问题水落石出。针对此问题供应商的算法已无法修改，因此我们设计了一个巧妙的软件算法对窗口进行补偿，同时更换某厂家最新版本的DDR芯片，彻底解决了这个问题。

在最终问题定位之前，供应商始终认为是我们的问题，如果继续由他们控制整个攻关进程，问题定位结果必然跑偏，因此攻关中要有必要的坚持。

最近一次问题攻关在上个月，单板逻辑的兄弟遇到刷表出错的问题跑来问我，当时由于工作太忙无暇顾及，帮忙出了些点子就放在一边。过了几周正在成研出差突然就被呼到一个电话会上，原来这个问题一直没解决，还愈演愈烈了。第二天和逻辑兄弟走读了一上午的代码没有发现问题，一下进入了死胡同。这一天刚好是周末，实验室很安静，完全没了思路之后决定起来走走，绕着整层楼绕圈，同时在脑子里将这个问题现象串一遍。两种类型的单板，C板A片出问题，X板B片出问题，几乎完全一样的硬件设计，逻辑设计几乎完全一样，差别只是逻辑中状态机判断条件C板B片在前，X板A片在前，问题似乎就在这里，但是代码上却看不出问题，会不会是两块单板上两个芯片接口走线的延时差导致出问题？立刻回去查看PCB图，果然是这样，两颗芯片的延时刚好一个是A片长，一个是B片长，至此彻底打开了攻关思路，经过一周的艰苦攻关彻底解决了这个问题。

攻关最常遇到的情况是感觉好像所有招使尽了却难前进半步了，这种时候需要放松休息一下，攻关和创作艺术品一样，需要灵感。

平时的工作中由于时间关系，对于很多接口协议/硬件标准等了解并不深入，但到了攻关的时候为了解决问题，就必须沉下心来硬啃文档，所以每次攻关结束，都会发现自己在某些领域又深入了很多，或者是对协议标准，或者是工程领域最新的技术或问题，因此虽然过程很艰辛，但对于攻关还是乐此不疲。

单板要是做砸了，以后没人敢用你

生活中我是一个特别仔细小心，甚至有点强迫症的人，一件事件经常会反复确认，在工作中也是如此，对于关键问题会反复确认和分析，确保无误。以前跟海思一个项目经理一起做芯片，我从别人那听到他评价我时说，“你别看这个杨勇长得五大三粗的，但心思却非常细！”

硬件绝大部分的问题攻关过程艰辛，但最终的问题根因往往很简单，有的甚至很低级，一分钟犯的错误要用千百倍的时间来解决，一个连线错误就要导致单板花三个月来重新改板，成本巨大。刚入职路由器时，硬件老前辈给我们新人说，“优秀的硬件工程师就是要一根飞线都没有”、“好的单板就是你的品牌，板子要是做砸了，以后是没人敢用你”。因此从做单板以来一直都谨记前辈的教诲，小心翼翼、战战兢兢，用如履薄冰的态度做单板设计，不放过设计中的任何一个细节，有疑问的地方都是多次确认。40Kpin规模单板的原理图和PCB，一遍一遍，一根线一根线地点着看，查完原理图查网表，甚至连原理图设计工具的提示信息也每条都确认。从我的角度来说，要做一个好的单板其实没有捷径，就是每根线都点到，每个器件都看到，每一处设计都分析。

当时我所做的单板是路由器规模最大的一块单板，编译网表时原理图设计工具给出的warning和notes有几千条，我们也坚持每条都点一次确认一下，而且是编译一次点一次，有时感觉看得都有点想吐了，但仍然坚持看完。工作辛苦细致一点，风险就可以小一点，万一这些无效问题中隐藏着一条真正的问题没被看到，那就意味着单板可能要改板。曾经有QA问我如何保证单板质量，我给他开玩笑说“检视，检视，再检视”。

因为看得很仔细，以至于当时原理图设计工具的一些问题都被找了出来，虽然过程很辛苦，但是单板成功了就是对这些辛苦最大的奖励，这块单板是路由器当时最复杂的单板，如今成了路由器发货时间最长，赚钱最多单板之一，前年才终止发货。

我觉得，硬件工程师对待每一块经自己手设计的单板，都要当艺术品一样，设计规范整齐，精益求精。好的单板设计看起来应该给人一种很舒服的感觉，连线整齐，命名规范，标示详细，看一眼网标名称就知道这个信号是什么，从哪来到哪去，方便检视还不容易出错，原理图中详细标注设计细节，这样检视原理图就不用再去翻详细设计报告和数据手册。

这么多年来，但凡经我手的单板从没出过问题。我觉得也许强迫症是硬件工程师的必备素质之一。

转战中国芯

作为硬件工程师，除了做单板我还有幸参加了网络芯片的设计和验证工作，见证了网络芯片设计/验证的团队从无到有，从涓涓细流到如太平洋般宽广的成长。

在交付完路由器最复杂的单板之后，我被抽调去参与路由器40G芯片设计，承担40G芯片的硬件和工程需求的梳理及验证方案的设计，工作从单板硬件转到芯片设计有一定的跨度，有很多芯片板级应用方案、需求分析和决策，每天都是忙于各种硬件方案的分析设计，追着产品的SE和芯片SE确认问题，硬啃最新的芯片工程技术，决策芯片的硬件和工程需求。当时加班多到领导都看不下去了，唯一一次过年没有回家就是这次支持40G芯片回片的验证测试。

40G芯片的成功使华为核心路由器有了中国芯，全面具备了赶超世界一流IP芯片的能力，使路由器硬件竞争力显著提升。能有幸参与这种划时代的项目是人生最宝贵的经历。

现在我的工作也是一半单板交付，一半芯片开发，涉及网络产品线的所有网板和大部分芯片，随着技术的发展，芯片的设计和应用已经全面挑战工程技术极限，参与芯片设计让我能够接触到最新的技术，不断更新自己的知识体系。 在华为工作14年大小奖励也获得很多，金牌个人、金牌团队、总裁奖、明日之星等等，现在公司越来越重视专家的价值，在职级岗位等方面都给予了更大的发展空间，我也就更坚定了专家这条路线。公司重视，专家更应该回归到专家应有之道,在具体的技术领域要持续耕耘，做广做深，既能够承担具体的开发工作也能够洞察业界的发展方向。现在的我在做好单板和芯片的同时，也适时地抽身出来学习，期望能站在更高的视角来看待硬件领域，为硬件将来的发展做出更大的贡献。