從外部看，電子系統(tǒng)仿佛一個(gè)統(tǒng)一的學(xué)科或設(shè)備，各組成部分協(xié)同工作，渾然一體。然而揭開表象，其內(nèi)在卻是另一番景象：一個(gè)碎片化、多層次的世界——其中每一層都獨(dú)立且復(fù)雜，衍生出各自特有的工具、專家、工作流程，甚至哲學(xué)體系。

這既是其美妙之處，也是挑戰(zhàn)所在：它宛如一支沒有指揮的管弦樂隊(duì)：

每一層都如同一個(gè)獨(dú)立的學(xué)科，遵循自己的創(chuàng)新曲線，以自身的節(jié)奏發(fā)展著。在半導(dǎo)體領(lǐng)域，我們已將技術(shù)邊界推向物理極限：采用極紫外光刻(EUV)技術(shù)，在指甲蓋大小的裸片上蝕刻出1納米級(jí)別的電路特征，集成上百億個(gè)晶體管。與此同時(shí)，在PCB設(shè)計(jì)領(lǐng)域——即連接這些奇跡的層面——進(jìn)展卻要緩慢得多。我們?nèi)話暝诰€寬、阻抗控制，以及制造工藝的局限性上，而這些方面的進(jìn)步遠(yuǎn)不及芯片層面。

每一個(gè)層面的創(chuàng)新深度和發(fā)展速度都令人驚嘆，然而它們之間的協(xié)調(diào)卻微乎其微。

這種獨(dú)立性雖然促進(jìn)了深度專業(yè)化，但也造成了信息孤島。很少有工程師——甚至企業(yè)——能夠全面貫通整個(gè)系統(tǒng)的所有層級(jí)。這并非由于工程師或企業(yè)不夠努力，而是因?yàn)槊恳粚颖旧砭褪且粋€(gè)“宇宙”。因此，各層級(jí)技術(shù)發(fā)展速度的不均衡并非源于懈怠所致，而恰恰是深度專業(yè)化的結(jié)果，但專業(yè)化又導(dǎo)致了信息孤島。

穿越各層級(jí)的旅程

過去二十年來，我有幸親身經(jīng)歷了這種復(fù)雜性——從在日本從事的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，到在美國的芯片開發(fā)與系統(tǒng)集成，再到如今站在AI與嵌入式設(shè)計(jì)的交匯點(diǎn)。我職業(yè)生涯的每一個(gè)階段，都讓我直面一個(gè)新的技術(shù)層面。

在這一歷程中，令我震驚的不僅是每個(gè)領(lǐng)域的深度，還有各層之間往往對(duì)彼此知之甚少——模擬設(shè)計(jì)師很少與嵌入式軟件工程師交流;PCB布局專家往往不完全了解應(yīng)用層面的行為;而系統(tǒng)層面的決策常常是在缺乏端到端可見性的情況下制定的。

經(jīng)驗(yàn)告訴我，嵌入式電子領(lǐng)域的碎片化并非偶然——而是結(jié)構(gòu)性的、由設(shè)計(jì)本身決定的結(jié)果：

1. 半導(dǎo)體器件(基礎(chǔ)層)：微控制器、SoC、存儲(chǔ)器、傳感器、功率IC、專用芯片、無源元件，涉及器件物理、工藝技術(shù)、芯片架構(gòu)、IP模塊。這一層是一個(gè)多層結(jié)構(gòu)。

2. 架構(gòu)與電路設(shè)計(jì)：塑造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)層，涵蓋模擬/混合信號(hào)設(shè)計(jì)、電源樹、時(shí)鐘和信號(hào)調(diào)理、元件選型與設(shè)計(jì)權(quán)衡、原理圖捕獲。

3. 仿真、驗(yàn)證與確認(rèn)：制造前仿真、預(yù)測(cè)建模、信號(hào)完整性分析、熱/EMI仿真、臺(tái)架測(cè)試。

4. PCB設(shè)計(jì)與物理集成：這是“管弦樂隊(duì)”演奏的實(shí)施層，涉及物理約束、走線幾何、過孔結(jié)構(gòu)、熱管理、可制造性。

5. 嵌入式固件與實(shí)時(shí)軟件：賦予硬件生命的無形層，涵蓋實(shí)時(shí)控制、硬件抽象、驅(qū)動(dòng)程序、硬件與固件橋接、調(diào)試。

6. 系統(tǒng)集成與工具鏈自動(dòng)化：固件、硬件、應(yīng)用與現(xiàn)實(shí)交匯的粘合層，包括核心硬件、固件和系統(tǒng)子模塊的橋接，以及測(cè)試流水線與開發(fā)流程。

7. 應(yīng)用軟件與連接性：機(jī)器與人類之間的用戶界面橋梁，涉及用例與用戶界面設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析、云集成、移動(dòng)應(yīng)用、遠(yuǎn)程控制、通信協(xié)議、延遲管理、UX設(shè)計(jì)。

后果：設(shè)計(jì)導(dǎo)致的碎片化——這種分層并非偶然，而是必然之舉。

每個(gè)領(lǐng)域都已發(fā)展得如此深入且迅速，跨層級(jí)的全面掌握幾乎成為不可能，其結(jié)果是：

· 工具鏈仍彼此孤立，導(dǎo)致系統(tǒng)集成與調(diào)試效率低下;

· 專業(yè)知識(shí)被鎖定在特定領(lǐng)域，鮮少有工程師能跨越層級(jí)有效協(xié)作;

· 設(shè)計(jì)周期因此延誤，因?yàn)槟骋粚用娴囊娊庠谙蚱渌鼘用鎮(zhèn)鬟f時(shí)，常常出現(xiàn)偏差。

簡(jiǎn)而言之，嵌入式電子行業(yè)能力豐富，但執(zhí)行上卻支離破碎。

打破層級(jí)壁壘的呼喚

嵌入式系統(tǒng)的下一次飛躍——真正的系統(tǒng)級(jí)協(xié)同設(shè)計(jì)、快速原型開發(fā)，以及AI輔助開發(fā)——關(guān)鍵在于連接這些獨(dú)立的生態(tài)系統(tǒng)。這并非要抹平其復(fù)雜性，而是通過創(chuàng)建共享的抽象層、可互操作工具和設(shè)計(jì)框架，使每位專家無需掌握所有細(xì)節(jié)，即可協(xié)同工作。

在此之前，我們?nèi)蕴幱谝粋€(gè)杰出人才并行工作，卻鮮少協(xié)同的世界。

在此之前，我們還將繼續(xù)生活在一個(gè)杰出人才雖并行工作，卻難以達(dá)成一致的世界。但這也是一個(gè)機(jī)遇。