PCB 부품 교체로 BOM 비용 절감하기

제품을 대량 생산으로 가져갈 때, 가장 큰 비용 요인은 PCB에서 자재 목록(BOM)으로 전환됩니다. 이는 특히 많은 집적 회로, 대형 프로세서 및 센서나 FPGA와 같은 특수 칩이 포함된 제품을 볼 때 특히 그렇습니다. 제품 성공의 큰 동인이 비용 경쟁력일 때, 성능이나 사용자 경험에 영향을 주지 않고 비용을 줄일 수 있는 방법을 아는 것이 도움이 됩니다.

BOM 비용이 그렇게 큰 요인이라면, 총 BOM 비용을 줄일 수 있는 일부 부품 교체가 있어야 합니다. 이 글에서는 여러분이 고려하지 않았을 수 있는 일부 부품 비용 절감 기회를 살펴볼 것입니다. 이러한 교체는 종종 회로 기능이나 신뢰성에 큰 변화 없이 구현될 수 있습니다. 그리고 어떤 경우에는 조립 비용을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

대형 프로세서

이 부품들은 많은 제품 기능의 큰 가능성을 제공하기 때문에 가장 많은 주목을 받습니다(그리고 받아야 합니다). 대형 프로세서는 BOM에서 상당한 비용을 차지할 수 있으며, 비교적 비싼 프로세서조차도 비용 측면에서 대형 기계 부품 및 커넥터에 이어 두 번째입니다. 특정 마이크로컨트롤러, MPU, FPGA는 모두 새 제품의 비용을 줄일 수 있는 부품 교체 후보입니다.

이러한 교체의 목표는 최종 제품에 중요한 기능을 제거하지 않는 것입니다. 이 유형의 저비용 부품 교체를 위한 몇 가지 전략은 다음과 같습니다:

• 동일한 부품 번호 시리즈에서 더 작은 부품 패키지 사용
• 다른 온도 등급의 부품 사용
• 대체 패키지에서 부품 사용

대형 프로세서는 이 QFP와 같은 더 저렴한 패키징으로 제공될 수 있습니다.

이 부품들은 대부분의 설계에서 가장 중요하지만, 주어진 벤더의 제품 라인 내에서 가능한 대체품이 가장 적습니다. 프로세서는 벤더 간에도 호환되지 않으므로, 적절한 대안을 일찍 식별하지 않으면 락인(lock-in)에 빠지기 쉽습니다.

일반 ASIC

“일반” ASIC이라는 개념은 벤더 간에 유사한 기능을 제공하는 넓은 범위의 ASIC을 의미합니다. 예를 들어, 표준화된 기능을 제공하고 다른 벤더의 구성 요소로 교체 가능한 많은 IC 카테고리가 있습니다:

• 논리 게이트 IC
• 아날로그/증폭기 IC
• 인터페이스 IC (레벨 시프터, 멀티플렉서, 스위치 등)
• 센서 (온도, 압력 등)
• 혼합 신호 IC (ADC 및 DAC)
• 선형 조정기
• 기타 부품: 발진기, PWM 생성기, 전압 참조 등

이러한 부품 중 일부는 다른 제조업체 간에 핀 대 핀(pin-for-pin) 교체가 가능할 수 있으므로, 다양한 부품을 찾아보는 데 많은 기회가 있을 것입니다. 부품이 핀 대 핀 호환 가능하지 않더라도, PCB 레이아웃에 큰 변경을 요구하지 않는 기능적으로 동등한 부품을 찾을 기회가 있을 수 있으므로, 대량 생산 시 빠르게 확장할 수 있는 부품 비용 절감을 여전히 달성할 수 있습니다.

패시브 부품

PCBA의 대부분 부품은 패시브 부품이며, 이는 다양한 크기, 허용 오차, 포장으로 제공될 수 있습니다. 패시브 부품은 간단한 부품이지만, 패시브 부품을 교체하는 것은 일부 위험을 수반하며, 이는 아래 표에서 설명하고 있습니다.

분명히, 고려할 수 있는 부품의 유형에 따라 위험 수준은 크게 달라집니다. 때때로, 가장 흔한 교체는 고정밀에서 저정밀로의 허용 오차 교체이며, 이는 일반적으로 커패시터와 저항기에 대해 수행됩니다. 일부 패시브 부품, 특히 다이오드는 가격만을 기준으로 교체해서는 안 되며, 스위칭 전력 회로에서 정류와 같은 다른 매우 중요한 작업을 수행할 수 있기 때문입니다.

교체하면 안 되는 부품

비용 절감만을 목표로 하지만 신뢰성을 잃고 싶지 않다면, 만지지 않는 것이 좋은 몇몇 부품들이 있습니다. 그 이유는 부품 교체로 인한 잠재적 신뢰성 위험이 비용 절감보다 클 수 있으며, 이러한 부품들은 확장 전에 자격을 얻기 위해 추가 테스트가 너무 많이 필요할 수 있기 때문입니다. 이는 주로 인덕티브 구성 요소(특히 변압기)와 커넥터에 해당됩니다.

일부 변압기는 낮은 EMI, 낮은 열 부하 및 높은 신뢰성 있는 작동을 제공하기 위해 다른 구성 요소와의 상호 작용 방식에 따라 특별히 선택되어 회로에 통합됩니다. 이는 고전력 DC/DC 컨버터에서 확실히 그러한 경우입니다; 변압기를 교체할 적합한 부품이 종종 없으며, 회로의 다른 부분을 변경하지 않고서는 테스트에서 그 변경 사항을 추가로 검증해야 할 수도 있습니다.

커넥터의 경우 고려해야 할 여러 사양이 있으며, 이에는 폼 팩터도 포함됩니다. 실제로, 더 낮은 비용의 부품이 더 큰 커넥터를 필요로 할 수 있으며, 이는 귀하의 설계에서 받아들일 수 없을 수 있습니다. 폼 팩터는 인덕터와 변압기에도 적용되며; 동일한 폼 팩터, 사양 및 더 낮은 비용을 가진 대체품이 항상 있는 것은 아닙니다.

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