硬件设计工程师是一种专门负责开发和设计电子设备、电路板和其他硬件组件的专业人员。他们需要具备广泛的知识和技能，以便在设计和制造过程中取得成功。以下是硬件设计工程师所需的关键知识。
1. 电子学基础知识：硬件设计工程师需要深入了解电子学的基本原理和概念，包括电路分析、信号处理、模拟与数字电子学等。掌握电子学的基础知识将有助于他们理解和设计复杂的电路。
2. 数字系统设计：硬件设计工程师应该熟悉数字系统的设计和实现。这包括数字逻辑设计、时序逻辑与时钟管理、数字信号处理等方面的知识。了解数字系统设计工具和编程语言（如VHDL或Verilog）也是必要的。
3. 微处理器和嵌入式系统：熟悉微处理器架构和嵌入式系统是硬件设计工程师的重要基础。他们需要了解不同类型的微处理器、指令集架构、存储器和外设接口等。此外，对于嵌入式系统的设计和开发也需要有相关经验。
4. 模拟电路设计：掌握模拟电路设计知识对硬件设计工程师来说是至关重要的。他们需要了解放大器、滤波器、功率管理电路等模拟电路的基本原理和设计方法。
5. PCB设计与布局：硬件设计工程师应该了解PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）设计和布局的基本概念。这包括熟悉PCB设计软件、了解EMC（Electromagnetic Compatibility，电磁兼容性）和信号完整性等方面的知识。
6. 通信接口与总线：了解各种通信接口和总线标准（如USB、Ethernet、SPI、I2C等）是硬件设计工程师必备的技能之一。他们需要知道如何设计和配置硬件以实现不同设备之间的数据交换和通信。
7. 故障排除与测试：硬件设计工程师应该具备故障排除和测试硬件问题的能力。他们需要了解常见的故障排除技术、测量设备的使用方法，以及如何分析测试结果并提出解决方案。
8. 制造流程与标准：了解硬件产品的制造流程和相关的制造标准对硬件设计工程师来说非常重要。他们需要了解制造工艺、品质控制、可靠性测试等方面的知识，以确保设计的硬件产品能够按照要求进行生产和测试。
9. 新技术与趋势：硬件设计工程师应该对新的技术和行业趋势保持敏感，并不断学习和更新自己的知识。例如，物联网、人工智能、无线通信等领域的发展都可能对硬件设计产生重大影响，因此了解这些新兴技术是很有益的。
总之，作为硬件设计工程师，全面的电子学基础知识、数字系统设计能力、微处理器和嵌入式系统的理解、模拟电路设计技能以及PCB设计与布局经验都是必不可少的。同时，具备良好的故障排除和测试能力、对制造流程和标准的了解，以及对新技术和趋势的敏感度，也将使硬件设计工程师在日常工作中更加成功和有竞争力。
