“与制造设计”（design with manufacturing，简称DWM），关于这个话题我们请到了专栏作家Dana Korf来诠释这个新的专业术语，由他介绍在实际环境中DWM的真实含义。在本次采访中，Dana解释了在PCB设计周期中实现所有利益相关方之间充分沟通所需要完成的一切工作。他还强调，参与到PCB的设计和制造的每个人都要停止假设，勤于提问题和沟通，哪怕被别人认为是“总是爱问问题的人”。
Andy Shaughnessy：Dana，我们越来越频繁地听到“与制造一起设计”或者是DWM的相关讨论。在关于DFM的所有讨论当中，我们发现设计师、制造商和组装商之间的沟通频率并没有人们预期的那样高。在你看来，什么是真正的DWM？如何使设计师和制造商接受这个理念？
Dana Korf：我第一次听到DWM时，以为是我们目前并没有与制造相关方一起设计。我把问题简化成3个部分。第一，制造商未向客户提供前端工程设计用于评估所有设计准则。在一些公司，工艺工程师不会告诉前端工程师所有准则。
第二，我们现在使用的数据传输方式是基于20世纪50年代就在使用的N/C技术，涉及的文件非常多，人们只能去猜测各个数据的含义，而不是利用IPC-2581或ODB++这样更智能的数据格式。虽然这两种智能格式都不完美，但肯定要优于基于Gerber格式的数据包。
第三，即使制造商提供了设计准则，设计工具也无法采用这些准则。
几年前，我在一家一级软件供应商做设计审核工作。我发现即使工程师给他们发送了电子版制造商设计准则，他们还是要做大量的文本工作才能整合大部分提供的DFM准则。举个比较常见的例子，比如导体和PCB边缘之间的最小间距，边缘有分板槽吗，还是要铣削边缘，边缘有没有穿孔？对于各种不同情况，如何设定导体与PCB边缘之间的最小间距？这些都有不同的准则，设计方不一定有恰当的规则，因为设计系统并不了解边缘的构建方式。
多年来，我们只是接受了这类问题。20世纪70年代，刚入行时，需要在聚脂薄膜上手工粘贴原理图。然后用照相的方式将其缩小到恰当尺寸，并按照这个尺寸开始制造。整个过程很简单。之后我们发明出了CAM工具。从那以后，也就是在首次有制造商表示可以免费修改设计之后，设计数据质量开始下降。
Happy Holden：没错。我不确定DWM真正的含义，因为在制造环节谁会有时间完全为客户服务？
Dan Feinberg：我首先冒出来的想法是：你们会面向制造做设计吗？还是面向设备的性能做设计？在成本和可靠性之间，要如何抉择？
Korf：我面临两个难题。一是，一般只有在设计完成后才开始挑选PCB制造商，而选择制造商由采购部门或EMS公司完成。他们把这个工作外包出去，根据最终的PCB布局来选择。设计师根本不知道面向什么样的制造商在做设计。我在教授过DFM课程，这门课的重点之一就是教授对DFM的定义。除了“面向从最优成本到可制造性而设计”之外，我还加了一句“同时要满足设计目标要求”。
Dan，根据你给出的定义，首先是使PCB可以正常运行，然后才是确保PCB可生产。成本实际只排在第三位，因为就算控制了成本，但是如果产品无法正常运行，也是资金的浪费。我告诉学生，如果要面向制造商做设计，先要搞明白这家制造商适不适合生产你的设计。并不是所有制造商都具备每种生产能力，也不是所有公司针对某项技术的设计准则都是一样的。我们在降低成本/价格的同时也要保证质量和性能。3个因素至少要重点考虑其中2个。
Shaughnessy：感觉很多此类问题都是外包生产导致的，在专属工厂生产时代不会出现这类问题。
Korf：没错，具有内部生产能力时，工厂可以根据产品和优化调试生产参数。很多因素变化性较小，而且很大概率可以得到较优质的设计，生产时也就能一举成功。但即使如此，还存在数据有误的情况。
Shaughnessy：是的，里面涉及到很多因素，包括资金、资源和返工设计时间都需要计算在内。
Korf：我觉得只是我们的行业接受了这样的做法。在IC行业内，如果他们设计了IC，就会照着设计去制造。他们不会来来回回修改三四个版本，也负担不起修改的费用。但是，PCB行业认可（虽然我很不愿意使用这个词）设计师发送的错误数据，如果每家制造商都按照接收到的数据来制造产品，并且后果由设计师所在的公司来承担，这个问题估计很快就能得到解决。
我过去常常跟客户说，“你们希望在3天内生产出PCB，并按3天的生产工期支付费用，但我们往往要花7天来修改数据。你们其实是花了3天的钱来买我们10天的工期。”我的这些话通常会引起某些人的注意，然后他们恍然大悟道，“哦，你说得对。”
Feinberg：有没有人曾经为了降低成本或提高可靠性，要求你们重新设计某件产品？
Korf：有这种情况，且比你能想到的还要更常见。产品无法通过开发测试，比如电气噪声过高，或者是机械、散热方面出了问题等。这时就要求我们对设计数据稍作修改。设计已经完成之后，制造商要怎么做才能节省成本呢？通常是通过调整材料。
我们不能重新布局某个区域或者是减少两个层数，一般只能跟客户说：“如果你们想降低成本，那就去除2层，或者去除4层。但这种修改只能由你们完成，我们做不到。”通常也只能是对材料组合稍作调整。很多客户签合同以后，每3个月就要把价格向下降一定的百分比。
Feinberg：不仅仅是针对PCB设计要这样做，我们在设计新型光致抗蚀剂和新型干膜的时候，也会想把聚脂薄膜的厚度减少20%，就可大幅节省成本。我们每年要生产几亿平方英尺的干膜，节省的成本会相当可观。
Korf：有时候，采购人员会出于成本考虑要求换掉一种蚀刻剂，但良率就会因此受到影响。在做出更改之前一定要确认对整个流程的影响。
Shaughnessy：Dana，之前重点讨论了无沟通下设计会出现的问题，以及DWM如何帮助设计师“摆脱真空状态”。在我们的读者当中，有很多设计师，甚至有生产与组装领域的工艺工程师都表示，他们认为自己绝大多数时间都是在孤军奋战。你们曾经在中国从事批量生产工作，你们的团队会在未收到必要信息的情况下完成生产吗？
Korf：这是个好问题。我们现在正在和一家大型OEM合作，他们想提升文件包质量，从而避免反复回答人们提出的问题。我浏览他们打印出来的文件，然后询问他们是否知道某个备注的真正含义，但往往会得到否定的答案，而且还会反问我是否知道其含义。
然后我就会找到制造商，问他们为什么没有对设计文件提出问题。制造商一般会说，“我们假设......”如果你是一名前端的工作人员，一旦做出假设，就意味着错误的开端。在一般的快捷生产过程中，客户是在花钱买速度。他们没有空花两天来修改数据或者让设计看起来完美。他们必须在非常短的时间内投入生产并得到产品，因为PCB成品在两三天后就要发货。
而你刚才的问题里提到的真空状态，会导致工程师做出假设来确定一些问题，也可能为了按时交付一定良率的产品会忽略很多问题。但如果在批量生产过程中出现了设计有误的情况，就可能会造成巨大损失，或者丢掉客户，在此之后你在接受培训时听到的原则，就是不要再做任何假设。
在培训时我经常跟学员说：“如果你们有任何疑问，尽管去问。”他们会反馈说客户不喜欢他们总是问问题。我才不在乎呢，我宁愿问再多的问题也不愿意出现损失。他们最后会感激我们问了这么多问题。有时他们还会说，“之前的对接人就不会问这个问题”。我没办法评论其他公司的工艺流程或过程控制方式。
但我们的职责就是确保自己能充分了解设计师对PCB的功能意图，然后将其与工艺工程师为实现PCB预计良率所提出的要求进行对应。
Shaughnessy：在SMTA Atlanta供应链圆桌讨论会上，我问了一群设计师这样一个问题，“你们中有多少人知道自己设计的PCB会在哪里生产？”我记得只有一个人举手了。很多人都表示不仅仅是与外部实体缺乏沟通，公司内部员工也存在沟通不充分。
Korf：几年前，我在做过一次演讲，我在演讲中说，“常见的Gerber文件包问题就是工厂的打印文件尺寸和Gerber文件规定的尺寸不匹配。”我望向观众，问他们，“遇到这种情况你们要怎么做？”所有人都表示以Gerber文件为准，但过了一会他们不禁笑了起来。因为他们意识到没人会说以制造商的打印文件为准。
可这些数据是自相矛盾的，就算对数据做了修正，但发送给下一个设计师之后，他们也无法知道这些数据曾经是有问题的。他们只会复制这些数据并再次发送，而且整个过程都属于是内部沟通。或者在商讨完第一版的所有问题之后得到第二版设计，但设计师就来不及去完成接下来的设计任务了。
由于篇幅原因，本文节选刊登，更多内容可点击这里查看，文章发表于《PCB007中国线上杂志》22年11月号，更多精彩原创内容，欢迎关注“PCB007中文线上杂志”公众号。
