逾越“高墻” PCB設(shè)計工程師不再“煩惱”

對于目前印刷電路板(PCB)市場來說，雖然“傻子都能賺錢”的時代已經(jīng)一去不復(fù)返了，但是，由于智能終端和汽車電子的強(qiáng)勢驅(qū)動以及物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴設(shè)備的快速興起，PCB市場在經(jīng)濟(jì)大環(huán)境下依舊保持了平穩(wěn)的增長;而對于目前PCB企業(yè)的競爭與生存而言，誰能把握好客戶、產(chǎn)品、技術(shù)、產(chǎn)能、成本這五大要素，誰就能屹立市場而不倒。所以，無論是從市場需求考慮還是從企業(yè)發(fā)展出發(fā)，PCB系統(tǒng)設(shè)計工程師如何能夠低成本且快速高效地完成設(shè)計并及時交貨顯得尤為重要。

但是，由于半導(dǎo)體技術(shù)日臻成熟，封裝技術(shù)也緊隨芯片發(fā)展不斷突破，單一芯片、單一封裝設(shè)備不再是主流，系統(tǒng)電子產(chǎn)品設(shè)計傳統(tǒng)的“Over the Wall：芯片-封裝-電路板”方法會增加總體設(shè)備成本，已不能適應(yīng)現(xiàn)時的需求。因此工程師們需要處理多個芯片和復(fù)雜的三維封裝選項，并且同時還要針對多個電路板(平臺)進(jìn)行所有這些工作。這就要求系統(tǒng)設(shè)計工程師要整合運用多個學(xué)科的知識，同時兼顧IC設(shè)計、封裝與PCB系統(tǒng)層級的設(shè)計。

明導(dǎo)國際(Mentor Graphics)系統(tǒng)設(shè)計部業(yè)務(wù)開發(fā)經(jīng)理David Wiens表示，這對PCB系統(tǒng)設(shè)計工程師而言比較困難。雖然IC設(shè)計、封裝與PCB系統(tǒng)設(shè)計都有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范可依循并且推出了設(shè)計工具，然而這樣的設(shè)計工具由于只針對IC設(shè)計進(jìn)行，因此PCB系統(tǒng)設(shè)計工程師在設(shè)計時，仍須針對IC、封裝與PCB系統(tǒng)的接腳路徑進(jìn)行規(guī)劃。而IC設(shè)計與封裝領(lǐng)域?qū)CB系統(tǒng)設(shè)計工程師來說猶如一堵難以逾越的高墻，要讓每個階段的接腳路徑設(shè)計都順利完成，將曠日費時，產(chǎn)品上市時間將因而拉長。

鑒于此，明導(dǎo)國際推出了最新Xpedition Package Integrator流程。根據(jù)David Wiens的介紹，這是業(yè)內(nèi)用于IC設(shè)計制造、封裝和印刷電路板 (PCB) 協(xié)同設(shè)計與優(yōu)化的最廣泛的解決方案。該解決方案采用一種獨特的虛擬芯片模型概念，可確保IC、封裝和PCB 相互優(yōu)化，以通過高效減少層數(shù)、優(yōu)化互連路徑，以及精簡/自動化對設(shè)計流程的控制，降低封裝基板和 PCB 成本。

圖1 Xpedition Package Integrator流程

David Wiens還特別強(qiáng)調(diào)，Xpedition Package Integrator產(chǎn)品還提供了業(yè)界第一個用于球柵陣列 (BGA) 球映射規(guī)劃和優(yōu)化的正式流程。該流程根據(jù)用戶規(guī)則定義、基于“智能管腳”的概念。此外，還采用一個突破性的多模式連接管理系統(tǒng)(結(jié)合了硬件描述語言(HDL)、電子表格和原理圖)，可提供跨域管腳映射和系統(tǒng)級跨域邏輯驗證。

“Mentor Graphics充分認(rèn)識到了電氣系統(tǒng)設(shè)計和制造不斷增加的復(fù)雜性，特別是對芯片、封裝和電路板協(xié)同設(shè)計而言，”Mentor Graphics SDD(System Design Division)部門方案架構(gòu)師John Park說。“我們的最新 Xpedition Package Integrator 流程能夠在節(jié)省時間和成本的同時，提高先進(jìn)系統(tǒng)的整體質(zhì)量和性能，從而讓系統(tǒng)設(shè)計師能夠達(dá)到最佳的生產(chǎn)率。”

除了大企業(yè)的系統(tǒng)設(shè)計工程師面臨巨大的挑戰(zhàn)，中小企業(yè)的PCB設(shè)計工程師還遭遇了其他“煩惱”。無論PCB、IC或是其他電子設(shè)計自動化(EDA)軟件工具通常價格都相當(dāng)高昂，內(nèi)建最齊全、先進(jìn)的功能，而這些一般都是大型企業(yè)的工程師才能享受的“福利”;一般在中小型企業(yè)內(nèi)工作或者隸屬于大型企業(yè)內(nèi)的個別團(tuán)隊(如建筑原型、驗證參考設(shè)計和執(zhí)行制造研究)的獨立工程師通常只能使用價格較低的中低端產(chǎn)品。他們負(fù)責(zé)執(zhí)行PCB電子產(chǎn)品的全流程設(shè)計、分析和制造數(shù)據(jù)交付任務(wù)。過去進(jìn)行復(fù)雜設(shè)計的工程師唯一的選擇是接受企業(yè)解決方案，而其中很多人由于預(yù)算的限制和大量基礎(chǔ)設(shè)施要求無法執(zhí)行這些解決方案。

隨著高效設(shè)計電子產(chǎn)品的需求的增加，這一任務(wù)往往落在負(fù)責(zé)執(zhí)行整個設(shè)計過程的獨立工程師的身上。設(shè)計過程常常不止包含原理圖輸入和電路板布局，可能需要對信號完整性、熱模擬、量產(chǎn)可行性設(shè)計以及配電網(wǎng)絡(luò)完整性等因素進(jìn)行分析。另外，最終產(chǎn)品的復(fù)雜性取決于企業(yè)，有可能比較簡單，也有可能非常復(fù)雜。

對于這一需求，明導(dǎo)國際還推出了三款全新PADS系列產(chǎn)品。David Wiens表示，全新的PADS系列可以滿足電子工程師日益提高的設(shè)計需要，是在以前積累的強(qiáng)大的PADS技術(shù)經(jīng)驗基礎(chǔ)上延伸而來的，在某些情況下還利用了領(lǐng)先市場的Xpedition套件中的某些技術(shù)。現(xiàn)在，獨立工程師能夠以超值的價格購買到這些產(chǎn)品，運用Mentor Graphics產(chǎn)品特有的能力提升設(shè)計效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少成本、縮短設(shè)計周期。

據(jù)David Wiens介紹，這些新產(chǎn)品分為標(biāo)準(zhǔn)型、標(biāo)準(zhǔn)加強(qiáng)型和專業(yè)型：(1)PADS Standard-原理圖和電路板設(shè)計，帶有中心庫、封裝創(chuàng)建向?qū)Ш蜌w檔管理功能。(2)PADS Standard Plus-除了PADS Standard功能以外，還有先進(jìn)的電路約束管理器、高速電路設(shè)計和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更改、PCB中心庫的創(chuàng)建和管理、支持HyperLynx的信號/熱/模擬仿真等。(3)PADS Professional-除了PADS Standard Plus功能以外，還包括Xpedition所使用的相關(guān)技術(shù)，如人工智能草圖布線器、2D/3D實時同步設(shè)計、按功能模塊布局、器件和網(wǎng)路瀏覽器、生產(chǎn)準(zhǔn)備和設(shè)計審查/比較。

明導(dǎo)國際在PCB設(shè)計軟件市場占有41%的市場份額，無論是順應(yīng)“系統(tǒng)理念”推出的Xpedition Package Integrator流程，還是為滿足獨立工程師對高效設(shè)計能力需求而推出的全新PADS系列產(chǎn)品，都為設(shè)計行業(yè)的發(fā)展和PCB設(shè)計工程師帶來了福音。