Tài Nguyên cho các startup phần cứng

Bắt đầu một công ty phần cứng là khó. Điều làm cho nó càng khó hơn là khó tìm kiếm nguồn lực trực tuyến, đặc biệt là các dịch vụ dành cho các công ty phần cứng.

Sau khi gặp một số người không biết về các dịch vụ thú vị và tình cờ tìm hiểu về một số dịch vụ khác, tôi quyết định biên soạn danh sách của riêng mình, với hy vọng nó sẽ hữu ích cho người khác.

Điều này không nhằm mục đích là một danh bạ toàn diện và tôi không có ý định tạo ra một cái. Đây là danh sách của tôi: Tôi cá nhân đã sử dụng hầu hết các dịch vụ và công cụ được liệt kê ở đây, hoặc nghe những điều tốt về chúng, đó là lý do tại sao tôi có thể giới thiệu chúng.

Danh sách này cũng tập trung vào các dịch vụ tương đối rẻ và nhanh. Các startup phần cứng thường không có nhiều tiền và cần phải lặp lại nhanh chóng, vì vậy thường hợp lý khi sử dụng các công cụ mà một số người có thể coi là thuộc lớp "người làm đồ chơi".

Nguyên mẫu và sản xuất điện tử

MacroFab

Tải lên thiết kế PCB của bạn lên MacroFab, cung cấp cho họ BOM của bạn, chỉ định các linh kiện cụ thể để sử dụng, nhấp vào "Đặt hàng" và nhận thiết bị được lắp ráp đầy đủ vài tuần sau. Toàn bộ quá trình nhanh chóng, không đau đớn và hoàn toàn tự động. Họ sẽ chăm sóc việc đặt hàng PCB, stencil, linh kiện, và lắp ráp tất cả lại với nhau.

Nói chung, họ sẽ lắp ráp bất cứ thứ gì, bao gồm THT (Through-Hole) và các linh kiện SMD lớn.

Nếu bạn quyết định làm việc với họ, hãy xem xét việc điều chỉnh thiết kế của bạn để sử dụng "Linh kiện Nhà", vì điều đó sẽ giảm đáng kể chi phí.

Tất cả các bảng mạch tôi nhận từ họ đều có chất lượng xuất sắc. Tôi có một vấn đề nhỏ với họ, nơi cầu chì diode được đặt không đúng — nhưng do dấu hiệu không rõ ràng trên các phần tử, tôi không thể trách họ, và hỗ trợ của họ thật tuyệt vời. Tôi sẽ sử dụng MacroFab thường xuyên hơn nếu thời gian xây dựng ngắn hơn và dự đoán hơn, nhưng trong trường hợp của tôi, hóa ra một CM (Nhà Sản Xuất Hợp Đồng) địa phương có thể cung cấp dịch vụ nhanh hơn.

Nếu bạn không có một CM địa phương mà bạn làm việc với, MacroFab là một lựa chọn xuất sắc cho các nguyên mẫu và sản xuất với số lượng thấp của bạn.

Lắp ráp Lô Nhỏ

Mục tiêu của Small Batch Assembly là lắp ráp điện tử với số lượng thấp với giá cả phải chăng. Có những hạn chế về những gì có thể được sản xuất, vì vậy nó có thể không phù hợp với mọi thiết kế.

CM địa phương của bạn

Đừng quên về các nhà sản xuất hợp đồng địa phương (CM). Trong nhiều trường hợp, họ có thể cung cấp dịch vụ tốt hơn: thời gian chuyển đổi nhanh hơn, giao tiếp tốt, phản hồi thường xuyên. Hãy tìm kiếm và hỏi xung quanh, họ không phải lúc nào cũng dễ tìm.

Tôi thấy rằng cho nhu cầu của mình, một CM địa phương hoạt động tốt nhất, vì vậy đây là những gì tôi đang sử dụng ngay bây giờ.

OSHPark

PCB màu tím từ OSHPark rất nổi tiếng trong thế giới người làm mô hình/sáng tạo. Giá cả đơn giản, chi phí thấp và thời gian chờ đợi hợp lý có nghĩa là dịch vụ trở nên rất phổ biến.

Những gì một số người không nhận ra, tuy nhiên, là các bảng từ OSHPark có chất lượng xuất sắc và thông số kỹ thuật khá tốt, đặc biệt là trên sản phẩm 4 lớp của họ. Và nếu bạn cần bảng mạch cho việc chế tạo mẫu nội bộ, lớp phủ ENIG làm cho việc hàn SMT trở nên dễ dàng hơn nhiều.

Đây là một ví dụ về một nguyên mẫu nhanh sử dụng một bảng từ OSHPark:

Và đây là một nguyên mẫu thiết bị khác. Cả hai đều được lắp ráp sử dụng bảng mạch từ OSHPark, khuôn từ OSH Stencils và đặt thủ công, sau đó được làm nóng bằng trạm hơi nóng. Cả hai đều được làm nóng tốt, không có vấn đề gì:

OSH Stencils

OSH Stencils makes inexpensive SMT/SMD stencils. They offer both ultra-cheap polyamide stencils for low-volume prototyping use, and stainless steel for precision work with durability. Pricing is calculated by square inch.

Tôi đã sử dụng cả khuôn polyamide và thép không gỉ của họ và chúng đều rất tốt. Thời gian chuyển hàng của họ ấn tượng, ngay cả khi đặt hàng từ khắp nơi trên thế giới, khuôn luôn đến trong vòng một tuần hoặc vậy, luôn nhanh hơn bất kỳ PCB nào tôi có thể đặt hàng.

Với mức giá thấp của họ, tôi đã ngừng sử dụng ống tiêm keo hàn cho cả các nguyên mẫu đơn lẻ: bất cứ khi nào tôi đặt mạch in, tôi cũng đặt một khuôn.

OSH Stencils không liên quan đến OSHPark, mặc dù tên gợi ý nguồn gốc chung.

AISLER

AISLER is the European version of OSHPark. Simple pricing, quick turnaround and excellent board quality.

Ví dụ về bảng mạch từ AISLER với khuôn thép không gỉ từ OSH Stencils:

Seeed

Seeed Studio cung cấp dịch vụ Fusion PCB với mức giá không thể cạnh tranh, đặc biệt là cho các bảng mạch 2 lớp với bề mặt HASL và HASL không chì. Nếu việc chờ đợi một thời gian dài hơn để bảng mạch của bạn được gửi từ Trung Quốc không phải là vấn đề, đây là một dịch vụ đáng cân nhắc. Họ cũng cung cấp các dịch vụ làm khuôn và thậm chí là lắp ráp PCB.

Các nguồn PCB khác

Ở Châu Âu, có Eurocircuits, trước đây từng đắt đỏ, nhưng gần đây đã trở nên cạnh tranh hơn.

Đối với số lượng lớn, tôi khuyên bạn nên thông qua CM của mình và sử dụng bất cứ điều gì họ khuyên và thoải mái với.

CAD (Điện tử)

Đối với việc thiết kế điện tử, người ta cần một CAD. May mắn thay, lựa chọn ở đây khá dễ dàng. Nếu bạn (hoặc nhà thiết kế của bạn) có kinh nghiệm với một hệ thống CAD cụ thể và bạn có bản quyền cho hệ thống đó — hãy sử dụng nó. Trong trường hợp khác — bạn nên chọn KiCAD.

KiCAD

KiCAD has a huge advantage in that it is free. And being free does not necessarily mean that it's worse than some commercial packages — quite the opposite. While it has its drawbacks and some things will be more tedious than expected, it is a surprisingly capable program.

Trên thực tế, các bảng 4-8 lớp với nhiều cặp vi sai kiểm soát trở kháng dài khớp không phải là vấn đề với KiCAD.

CAD (Cơ khí)

Cảnh quan thiết kế CAD cơ khí thay đổi rất chậm, nhưng những năm gần đây mang lại những thay đổi thú vị. Cụ thể, không còn cần thiết phải trả hơn 5000 đô la cho mỗi người dùng. Những người mới tham gia thú vị là:

Autodesk Fusion 360

Một gói CAD/CAM hoàn chỉnh. Đa nền tảng (Mac/Windows), đây là một lợi thế lớn. Liên kết với đám mây, nhưng hoạt động với hoặc không có kết nối internet. Giá cả rất phải chăng với 300 đô la/năm, và thêm vào đó, phần mềm được cung cấp miễn phí cho người làm mô hình, giáo viên và quan trọng nhất — các startup trẻ.

Có thể sử dụng cho in 3D, đúc ép và gia công CNC, vẫn thiếu khả năng về kim loại tấm (công ty cho biết họ đang làm việc trên nó).

OnShape

Browser-based CAD, with an interface that is similar to that of SolidWorks. Multiplatform (any platform with a modern web browser). Does not work without an internet connection and places a particular emphasis on sharing features (other people being able to access the latest design revisions). It used to be very accessible, but the company changed the pricing and now commercial use starts at $125/month, which is rather steep compared to Fusion 360.

Có thể sử dụng cho in 3D, đúc ép, gia công CNC và thiết kế kim loại tấm.

Mua Linh Kiện

Các nguồn thông thường

Các nhà phân phối lớn nổi tiếng cho số lượng nhỏ linh kiện là:

• Digi-Key,
• Mouser,
• Farnell (element14),
• RS Components (Allied).

Quan trọng là phải kiểm tra xem nhà phân phối có hoạt động ở khu vực nơi bạn đang sống hay không. Xử lý linh kiện qua hải quan có thể làm hỏng ngày của bạn, bằng cách gây ra sự chậm trễ, chi phí bổ sung và rất nhiều công việc bổ sung. Đối với các công ty ở Châu Âu, Farnell và RS là lựa chọn an toàn nhất, vì họ giao hàng từ bên trong EU. Ở Mỹ, bạn sẽ muốn sử dụng Mouser hoặc Digi-Key.

Khi kiểm tra tình trạng sẵn có, là một ý tưởng tốt để kiểm tra tất cả các nhà phân phối lớn, họ không phải lúc nào cũng cung cấp cùng một linh kiện. Octopart có thể giúp kiểm tra tất cả chúng (xem thêm bên dưới).

Các nhà phân phối nhỏ

Có những nhà phân phối nhỏ, ít nổi tiếng hơn, thường xuyên cung cấp giá tốt hơn, đặc biệt là cho các linh kiện bị động. Một ví dụ tốt là TME, đặt tại Ba Lan, là một nguồn tuyệt vời nếu bạn ở trong EU.

Mua trực tiếp

Một số nhà sản xuất bán trực tiếp — ví dụ, Texas Instruments cung cấp chip của họ với giá cạnh tranh ngay từ số lượng 500. Đáng giá để tìm kiếm xung quanh (PartsBox có thể giúp với tự động chọn nhà cung cấp).

Một ví dụ thú vị khác về bán hàng trực tiếp là Wuerth Elektronik. Họ sản xuất một loạt các linh kiện thụ động và điện cơ học chất lượng cao và chủ yếu bán hàng trực tiếp. Bạn làm việc với một đại diện bán hàng địa phương, danh mục in và ưu đãi/báo giá cho các linh kiện bạn quan tâm. Ưu điểm ở đây là bạn nhận được tài liệu xuất sắc (cộng với mô hình CAD 3D) và chất lượng tốt với giá cả khá hợp lý.

Khối lượng cao hơn

Nếu bạn bắt đầu mua với số lượng lớn hơn, nhưng chưa có bộ phận mua hàng và hậu cần của riêng mình, đôi khi có một số lựa chọn thú vị. Bước đầu tiên thường là mua trực tiếp dựa trên báo giá cá nhân. Sau đó, bạn có thể bắt đầu làm việc với các nhà phân phối như Arrow hoặc Verical, chuyên về số lượng lớn. Tuy nhiên, trên thực tế, tôi thấy rằng nó không phải lúc nào cũng đáng công sức.

Nói chung, lần sản xuất đầu tiên của bạn sẽ không vượt quá 1.000 chiếc. Ở những khối lượng này, bạn không nên quá lo lắng về việc tối ưu hóa chi phí linh kiện: có thể đáng giá cho một số chip đắt tiền, và có thể dễ dàng cho một số linh kiện thụ động, nhưng tôi sẽ không dành quá nhiều thời gian cho việc này. Tính sẵn có là vấn đề lớn hơn so với chi phí, và có nhiều vấn đề lớn hơn cần giải quyết.

Cơ khí & In 3D

Hầu hết các startup phần cứng thiết kế thiết bị, không chỉ là bảng mạch với điện tử, và các nhà sáng lập thường có kinh nghiệm hạn chế về thiết kế cơ khí.

Có lý khi sở hữu một máy in 3D FDM (Fused Deposition Modeling) địa phương cho việc tạo mẫu nhanh. Nhưng FDM có độ chính xác thấp, bạn không thể tạo ra bề mặt mịn màng hợp lý, và bạn cần phải lo lắng về cấu trúc hỗ trợ. Các dịch vụ in 3D thương mại sẽ cung cấp in SLS (Selective Laser Sintering) hoặc SLA (Stereolithography), đòi hỏi phải đầu tư lớn vào thiết bị đắt tiền, nhưng mang lại kết quả tốt hơn nhiều. Thiết kế của bạn sẽ được in với chất lượng nhất quán, với thời gian đầu tư tối thiểu từ phía bạn, và bạn không phải lo lắng về những thứ như cấu trúc hỗ trợ.

Shapeways

Shapeways is mostly a marketplace for 3D-printed products, but this means they are continously improving and optimizing their processes. Turnaround for small SLS-printed parts is several days, and prices are very good.

Chất lượng in SLS của họ rất tốt: mặc dù bề mặt sẽ không hoàn toàn mịn, nhưng khó có thể thấy dấu vết của việc in 3D.

Một bức ảnh cận cảnh của một nguyên mẫu được in tại Shapeways bằng SLS (họ gọi đó là nhựa mạnh & linh hoạt):

Materialise (một công ty dịch vụ sản xuất)

Materialise is oriented more towards businesses (B2B) than consumers. This is both good and bad for hardware startups: on one hand, their processes are more repeatable and you can expect consistently good quality. They also support large prints. On the other hand, for small orders you might find that the minimum price is not competitive, and turnaround time isn't always great.

Về chất lượng, nó rất tương đương với những gì Shapeways cung cấp.

ProtoLabs

Ý tưởng đằng sau ProtoLabs không chỉ là cung cấp dịch vụ nguyên mẫu, mà còn là một sự chuyển tiếp nhẹ nhàng vào sản xuất số lượng thấp. Giá cả cho dịch vụ CNC của họ không rất hấp dẫn, nhưng kỹ thuật đúc nhanh của họ khá thú vị.

Họ đã phát triển một quy trình với khuôn nhôm, giá cả phải chăng và nhanh chóng sản xuất. Nhược điểm là tuổi thọ của chúng: chúng chỉ tốt cho đến 10.000 linh kiện. Nói chung, đây không phải là vấn đề đối với một startup phần cứng: khá có khả năng bạn sẽ chỉnh sửa thiết kế của mình trước khi bạn đạt đến 10.000 linh kiện, và nếu bạn dự đoán sản xuất số lượng lớn, bạn luôn có thể chuyển sang khuôn thép.

Dịch vụ đúc nhanh của họ thực sự tốt, nhưng nó có nhược điểm, so với việc làm việc với một công ty làm khuôn địa phương. Bạn sẽ cần tải lên thiết kế của mình, nên được chuẩn bị sẵn sàng cho việc đúc. Thiết kế linh kiện cho đúc không dễ dàng và đòi hỏi kiến thức và kinh nghiệm đáng kể. Và trong khi ProtoLabs sẽ chỉ ra các lỗi lớn trong thiết kế của bạn và cung cấp một số hướng dẫn, cuối cùng rủi ro là của bạn: vào một thời điểm nào đó bạn sẽ phải nhấp "Đặt hàng" và trả vài nghìn Euro/Đô la cho lần chạy đầu tiên. Nếu có vấn đề đáng kể, bạn phải quay lại điểm xuất phát.

Công cụ trực tuyến

PartsBox (tất nhiên!)

PartsBox is a way to easily keep track of electronic parts and projects. Once you start building, you soon realize that you need a tool to help you remember how many what components you have. Many people start with spreadsheets, but they just don't cut it and quickly become a time sink.

Ngoài ra, có khả năng bạn sẽ muốn giữ các tài liệu khác với linh kiện của mình: các tệp như bảng dữ liệu PDF, ghi chú ứng dụng, mô hình CAD 3D, và tương tự. Chắc chắn, người ta có thể duy trì một kho lưu trữ riêng biệt trên một máy chủ tệp hoặc trong Dropbox, nhưng sau đó người ta phải lo lắng về việc đặt tên tệp, cấu trúc thư mục, và quản lý quyền truy cập người dùng. PartsBox giải quyết tất cả điều đó, là một nơi duy nhất nơi cả thông tin tồn kho linh kiện và tài liệu liên quan được lưu trữ.

Tương tự, hầu hết mọi người sử dụng bảng tính để quản lý BOM và tính toán chi phí. Có các cột cho số phần tử của nhà sản xuất, số phần tử của nhà phân phối (SKU), số lượng và giá cả. Ai đó tìm kiếm linh kiện, tìm giá của nhà phân phối cho một hoặc hai nhà cung cấp, chọn giá tốt nhất và nhập vào bảng tính.

Vấn đề lớn nhất với cách tiếp cận này là nó không thể mở rộng. Ngay cả trong một dự án nhỏ với 20-40 linh kiện, việc tìm giá và nhập vào bảng tính là một công việc lớn.

Vấn đề khác là bảng tính được thiết kế cho dữ liệu bảng đơn giản. Nhưng ưu đãi của nhà phân phối thì hoàn toàn không đơn giản! Các nhà cung cấp sử dụng các cấu trúc giá khác nhau, không thể dễ dàng so sánh: một nhà cung cấp sẽ báo giá với số lượng 100, 500 và 1000, và một nhà cung cấp khác ở 25, 250 và 500. Cũng có các hạn chế như MOQ (Số Lượng Đặt Hàng Tối Thiểu) và bội số đặt hàng.

PartsBox có thể nhanh chóng và dễ dàng so sánh và chọn lựa các ưu đãi tốt nhất và cung cấp cho bạn một giá BOM cho bất kỳ số lượng nào, cũng tính đến kho hàng cục bộ của bạn.

Octopart

Khi bạn đang xem xét một linh kiện mới, Octopart là nơi để tìm hiểu về giá cả và tính sẵn có. Chắc chắn, bạn có thể kiểm tra với nhà phân phối yêu thích của mình, nhưng Octopart cho phép bạn kiểm tra hàng tồn kho và giá cả với tất cả các nhà phân phối lớn, ngay lập tức, cũng như xử lý chuyển đổi tiền tệ.

Máy tính

Đối với việc tính toán những thứ như độ rộng dấu vết cho trở kháng mong muốn, hoặc độ rộng/khoảng cách cặp vi sai, tôi thấy Máy tính Mantaro khá hữu ích. Tôi đã đặt bảng mạch với trở kháng kiểm soát, và ít nhất đối với các microstrip vi sai, kết quả đo lường rất chính xác.

Dưới đây là một ví dụ về các cặp vi sai được kiểm soát trở kháng được tính toán bằng máy tính Mantaro và sản xuất tại MacroFab:

Stack Exchange

Hầu hết các câu hỏi được đặt trên trang Electrical Engineering Stack Exchange đều từ người mới bắt đầu, nhưng các chuyên gia cũng thường xuyên truy cập trang này. Đặt một câu hỏi tốt và bạn có thể tìm thấy câu trả lời từ ai đó với nhiều năm kinh nghiệm.