逾越“高墻” PCB設計工程師不再“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)一去不復返了，但是，由于智能終端和汽車電子的強勢驅動以及物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴設備的快速興起，PCB市場在經(jīng)濟大環(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、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)設計工程師如何能夠低成本且快速高效地完成設計并及時交貨顯得尤為重要。

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

明導國際(Mentor Graphics)系統(tǒng)設計部業(yè)務開發(fā)經(jīng)理David Wiens表示，這對PCB系統(tǒng)設計工程師而言比較困難。雖然IC設計、封裝與PCB系統(tǒng)設計都有標準規(guī)范可依循并且推出了設計工具，然而這樣的設計工具由于只針對IC設計進行，因此PCB系統(tǒng)設計工程師在設計時，仍須針對IC、封裝與PCB系統(tǒng)的接腳路徑進行規(guī)劃。而IC設計與封裝領域對PCB系統(tǒng)設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設計制造、封裝和印刷電路板 (PCB) 協(xié)同設計與優(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充分認識到了電氣系統(tǒng)設計和制造不斷增加的復雜性，特別是對芯片、封裝和電路板協(xié)同設計而言，”Mentor Graphics SDD(System Design Division)部門方案架構師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，提高先進系統(tǒng)的整體質量和性能，從而讓系統(tǒng)設計師能夠達到最佳的生產(chǎn)率。”

除了大企業(yè)的系統(tǒng)設計工程師面臨巨大的挑戰(zhàn)，中小企業(yè)的PCB設計工程師還遭遇了其他“煩惱”。無論PCB、IC或是其他電子設計自動化(EDA)軟件工具通常價格都相當高昂，內(nèi)建最齊全、先進的功能，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)的個別團隊(如建筑原型、驗證參考設計和執(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。他們負責執(zhí)行PCB電子產(chǎn)品的全流程設計、分析和制造數(shù)據(jù)交付任務。過去進行復雜設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算的限制和大量基礎設施要求無法執(zhí)行這些解決方案。

隨著高效設計電子產(chǎn)品的需求的增加，這一任務往往落在負責執(zhí)行整個設計過程的獨立工程師的身上。設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)可行性設計以及配電網(wǎng)絡完整性等因素進行分析。另外，最終產(chǎn)品的復雜性取決于企業(yè)，有可能比較簡單，也有可能非常復雜。

對于這一需求，明導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計需要，是在以前積累的強大的PADS技術經(jīng)驗基礎上延伸而來的，在某些情況下還利用了領先市場的Xpedition套件中的某些技術?，F(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計效率、提高產(chǎn)品質量、減少成本、縮短設計周期。

據(jù)David Wiens介紹，這些新產(chǎn)品分為標準型、標準加強型和專業(yè)型：(1)PADS Standard-原理圖和電路板設計，帶有中心庫、封裝創(chuàng)建向導和歸檔管理功能。(2)PADS Standard Plus-除了PADS Standard功能以外，還有先進的電路約束管理器、高速電路設計和拓撲結構更改、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所使用的相關技術，如人工智能草圖布線器、2D/3D實時同步設計、按功能模塊布局、器件和網(wǎng)路瀏覽器、生產(chǎn)準備和設計審查/比較。

明導國際在PCB設計軟件市場占有41%的市場份額，無論是順應“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計能力需求而推出的全新PADS系列產(chǎn)品，都為設計行業(yè)的發(fā)展和PCB設計工程師帶來了福音。