כשלי היערכות עתידית בניהול רכיבים

ניהול התיישנות רכיבים מתחיל בשלבי התכנון והגדרת המוצר

הבנה אמיתית של הסיכונים המעורבים בתהליך בחירת הרכיבים במהלך שלבי התכנון והגדרת המוצר דורשת הבנה עמוקה של לוחות הזמנים הנדרשים לפיתוח מערכות בטווח הארוך, ושל מהלך ההשקה של הרכיבים על-ידי יצרני המוליכים למחצה. היערכות לקויה מול מצב השוק תתרחש כאשר התכן של מערכת המיועדת לשימוש ארוך-טווח עושה שימוש במוצרים בעלי קבועי זמן קצרים יותר, או לחלופין במוצרים ותיקים. היערכות לקויה מול הארכיטקטורה תתרחש כאשר הארכיטקטורה של המעבד הנבחר כבר מתקרבת בבירור לסוף-חיים, והיא מתרחשת בדרך כלל כאשר עלות השינוי הארכיטקטוני דחתה עתיד שהוא בלתי נמנע. היערכות לקויה מול תכנון הלוח היא תוצאה של יצירה עומס ביודעין על גבי לוח של מוצרים מסחריים אשר מתחלפים שוב שוב. הבחירה ברכיבים המתאימים במהלך שלב הפיתוח היא גורם מפתח שעלול לקבוע האם יהיה צורך לתכנון מחדש של מוצר או בצורך להעביר אותו קוואליפיציה חוזרת בטרם עת. מבחר הרכיבים מושפע לעתים קרובות מתהליך פיתוח המוצר, תוך שאיפה לנצל את מלוא הפוטנציאל של פתרונות תוכנה וחומרה ישנות יותר.

היערכות לקויה מול מצב השוק: לפעמים הבחירה ברכיבים הנגישים או היעילים ביותר תהיה הבחירה השגויה, וזאת בשל חוסר התאמה והיערכות לקויה מול מצב השוק. יתכן ותרחיש זה אפשרי אם תוך מספר שנים מעת בחירת הרכיבים תתקיים הרכישה האחרונה אשר תוכננה ותוקצבה מראש, אך מקרה זה כמעט ואף פעם לא קורה. 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 אליהן 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. במטרה להבטיח כי צגים של כלי טיס מסחריים או צבאיים יהיה עמידים-לעתיד והימנע מהתיישנות מוקדמת בשוק מוכוון רכיבים המיועדים למחשב-האישי, ובעל דרישות ואילוצים שונים מאלו של המוצר המפותח.

היערכות לקויה מול ארכיטקטורה: השימוש בארכיטקטורת עיבוד PowerPC מרובת-ליבות הפך מזמן לסטנדרט עבור כלי טייס מסחריים , זאת 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 עבור ארכיטקטורה זו. זהו רק עניין של זמן עד ששוק התעופה המסחרי יאמץ את ה-ARM או ה-RISCV כארכיטקטורה העיקרית שלו. כל מוצר ומוצר שמתוכנן כיום ומבוסס על PowerPC עושה בפועל שימוש בקו מעבדים שהוא בן למעלה מעשור.

היערכות לקויה מול תכנון הלוח: תמיד קיים הפיתוי "לדחוס" את ה-DRAM באופן צפוף ככל הניתן. מערכות רבות עושות שימוש כזה או אחר ב-DRAM במטרה לשפר את המוצר שלהם או כדי לאפשר דרגות מורכבות שונות בתוך אותה משפחת מוצרים. היתרון באריזה של ה-DRAM בשטח קטן ככל הניתן הוא ברור. עם זאת, האתגר במערכות המיועדות לשימוש ארוך-טווח של 15-20 שנים הוא שבמהלך תקופה זו טכנולוגיות ה-DRAM יתפתחו משמעותית. חייבים לחזות מראש את השינויים הללו ולתכנן את הלוח ואת ה-layout שלו באופן אסטרטגי כך שננסה למזער כל שינוי עתידי לתכן.

היערכות לקויה מול מצב השוק: 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.

סוגיות מרכזיות לבחינה:

מהו 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.

• שינויים לתוכנה עולים בערך פי 10 יותר משינויים לחומרה. כל רכיב שמבוקר 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 צריכים לקבל חשיבות עליונה כדי למנוע סיכונים הכרוכים בסיבוכים אפשריים בתחזוקת המערכת.

האם ניתן לשמור ולאחסן כראוי את קבצי התכנון המקוריים (VHDL, מודלי SPICE, אילוצים, וקטורי הבדיקה המקוריים) במהלך שלב התכנון כדי שניתן יהיה לשלוף אותם ולאפשר בניה מחדש למקרה שיתרחש הבלתי-צפוי?

• זה מתייחס רק למוצרים תלויי-התוכנה המורכבים והיקרים ביותר. כדי למזער סיכונים תחזוקתיים, יש לנהל ארכיב שמכיל את כל המידע הרלוונטי עבור מוצרים אלו. כמובן שעל הארכיב להיות עצמאי ובלתי-תלוי בשום כלי תכנון אלקטרוני (EDA) או מערכת הפעלה.

האם התכן משלב בתוכו קניין רוחני (IP) כלשהו? אם כן, היכולת להעביר (לבצע "פורטינג") של התכן לאחר התיישנות הרכיבים תהיה אתגר הכולל צורך ברישוי מחדש או תשלום של תמלוגים.

• ליבות IP, בעיקר כאלו כחלק מ-FPGAs ו-ASICs, הן נפוצות למדיי. עם זאת, בלוקים אלו עלולים להפוך את יכולת ההעברה והשרידות של המוצר לכמעט בלתי אפשריים אם לא נוקטים בצעדים המתאימים או מתכננים כראוי לתרחישים אלו. תכנון זה יכול לכלול מימון מלא של הרכישה האחרונה, או רישיון לשימוש ב-IP מראש באופן שיאפשר העברה מטכנולוגיה אחת לאחרת. שילוב של ליבות IP בלחיצת כפתור פשוטה, על פניו משום שקל לעשות כן, אינו מהווה תוכנית טובה למערכת המיועדת לטווח-הארוך. בהיעדר יישום אסטרטגי ומחושב של שילוב רכיבים אלו במהלך שלב התכנון, יתכן ויהיה זה בלתי אפשרי לבקש פתרון כאשר תצוץ בעיה לאחר מספר שנים.

הניסיון שלנו ב-Rochester Electronics מראה כי חברות רבות כלל לא מגבשות תוכנית במהלך שלב תכנון המוצר תוך חשיבה על שרידות הטווח-הארוך, אף על פי שזהו הזמן הנכון ביותר לעשות זאת. החל מתכנון הרכיבים ועד לשימושו בליבות IP, ישנן דרכים רבות בהן חברות המפתחות מערכות המיועדות לטווח-הארוך יכולות למזער סיכונים ולתכנן את מערכותיהן באופן שיבטיח אריכות-חיים. בסופו של דבר, חבירה לשותפה אמינה כמו Rochester Electronics במטרה להבטיח זמינות מערכות ארוכת-טווח היא הפתרון הטוב ביותר.

קראו מהם 6 הצעדים היעילים לתכנון מוצלח ולהימנעות מעלויות מיותרות כתוצאה מהתיישנות רכיבים

קראו עוד על פתרונות התכנון ושכפול המוצרים המורשה של Rochester