伴隨著PCB的發(fā)展，專(zhuān)業(yè)人員將何去何從?

了解電路板布線(xiàn)專(zhuān)業(yè)人員的未來(lái)本身就是一個(gè)重要的問(wèn)題，但如果是暗示這些設(shè)計(jì)工程師需要“繼續(xù)前進(jìn)”，則是另外一回事。這其實(shí)是指一個(gè)正在收縮的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，而在一個(gè)快速發(fā)展的技術(shù)產(chǎn)業(yè)中，說(shuō)起熵的概念總是讓人心煩意亂。

請(qǐng)注意問(wèn)題里面說(shuō)的是“專(zhuān)業(yè)人員”，而且要明確的是，這關(guān)系到對(duì)本專(zhuān)業(yè)目前的觀點(diǎn)以及需要進(jìn)行怎樣的改革。因此，這里真正值得關(guān)心的，是工作在孤立設(shè)計(jì)環(huán)境中的專(zhuān)家級(jí)電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員未來(lái)的可持續(xù)發(fā)展，特別是那些專(zhuān)門(mén)從事 PCB 設(shè)計(jì)的人員。

當(dāng)從整體上把握行業(yè)以及其發(fā)展方向的時(shí)候，這個(gè)概念就不像是第一眼看到的那樣了。隨著技術(shù)飛速的發(fā)展，工程師的工作方式以及他們使用的工具正在努力與毫不妥協(xié)的變革保持步伐的一致。正是這些技術(shù)的發(fā)展以及那些使用電子產(chǎn)品人員的各種需求，制定了如何完成設(shè)計(jì)的時(shí)間表，并確定了未來(lái)的發(fā)展方向。

對(duì)板級(jí)設(shè)計(jì)工程師而言，這條路主要是由圍繞 PCB 的技術(shù)發(fā)展來(lái)決定的。這可最終決定電路板設(shè)計(jì)的功能及物理特性，以及用來(lái)實(shí)現(xiàn)這些屬性所需要的材料、技術(shù)與設(shè)計(jì)工具。如果 PCB 的目標(biāo)和格式有所改變，它們的設(shè)計(jì)方法也必將改變。

PCB 的發(fā)展方向？

目前從狹義角度上講，PCB 設(shè)計(jì)與構(gòu)造的大多數(shù)根本趨勢(shì)還必將持續(xù)下去。

消費(fèi)與工業(yè)行業(yè)將繼續(xù)推動(dòng)對(duì)更智能以及更小巧產(chǎn)品的需求。那些產(chǎn)品中使用的電子器件將在提供更多高級(jí)功能的同時(shí)，變得更加小巧。用來(lái)連接這些部件的 PCB 也將不斷變小，以便從整體上調(diào)節(jié)緊湊型用戶(hù)功能外殼的容量。

這里不會(huì)有太多的驚喜，而且這些趨勢(shì)可對(duì)高級(jí) PCB 技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生直接影響，比如柔性板、微孔、高密度互連系統(tǒng)以及高密度布線(xiàn)。僅此而言，似乎 PCB 專(zhuān)業(yè)人員的未來(lái)就是進(jìn)一步提高他們的技能，掌握新的電路板設(shè)計(jì)技術(shù)及工藝。這和以電路板為重點(diǎn)的老路沒(méi)有什么兩樣。

然而，當(dāng)你退后一步，用更加宏觀的視角來(lái)審視這些變革的時(shí)候，就會(huì)覺(jué)得更為現(xiàn)實(shí)了。這種觀點(diǎn)就是考慮整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，而并非僅僅延續(xù)電路板設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)思維，不再是通過(guò)局限在 PCB 上的觀點(diǎn)來(lái)審視整個(gè)電子產(chǎn)品的發(fā)展。

比如，實(shí)現(xiàn)更小型產(chǎn)品的變革主要是由半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)的，而 PCB 技術(shù)和工藝只是進(jìn)行了相應(yīng)的適應(yīng)性發(fā)展。采用高密度封裝的大規(guī)模器件會(huì)繼續(xù)在提供更多功能的同時(shí)，減少對(duì)芯片支持的要求，進(jìn)而減少器件數(shù)以及板級(jí)連接的數(shù)量。從這種意義上講，PCB 設(shè)計(jì)將日益簡(jiǎn)化。

如FPGA 等可編程器件帶來(lái)的革命引入了“軟”硬件設(shè)計(jì)以及可編程 SoC 方法，將這場(chǎng)變革推向了新的高度。這種變革可降低非重復(fù)性工程 (NRE) 成本，并提高設(shè)計(jì)的靈活性，由于將大量物理硬件轉(zhuǎn)移到了可編程邏輯的“軟”領(lǐng)域中，因而還可進(jìn)一步降低電路板的復(fù)雜性。

可編程器件的推廣，以及對(duì)軟件定義設(shè)計(jì) IP 的的重視度不斷提高，全面轉(zhuǎn)向軟設(shè)計(jì)的狀況已經(jīng)日益凸顯。其結(jié)果是硬件將不再擔(dān)任產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的主導(dǎo)因素。板級(jí)設(shè)計(jì)正日益簡(jiǎn)化，并更加模塊化，同時(shí)物理配置、連接性以及構(gòu)造也可由其它設(shè)計(jì)因素來(lái)主導(dǎo)。

其它因素的一個(gè)影響實(shí)例是 FPGA 的連接性。FPGA 的一個(gè)獨(dú)特之處是器件引腳配置本身就具有可編程性。從傳統(tǒng)意義上講，這正是讓電路板布線(xiàn)工程師煩惱之處。他們不僅要扇出數(shù)以百計(jì)的高密度封裝器件的引腳，而且還要處理在獨(dú)立 FPGA 設(shè)計(jì)領(lǐng)域中確定（和改變）的數(shù)以百計(jì)的引腳分配。

從單純的 PCB 設(shè)計(jì)角度來(lái)看，這可提高設(shè)計(jì)復(fù)雜性。不過(guò)從更加全面的視角來(lái)看，當(dāng) PCB 與 FPGA 設(shè)計(jì)協(xié)同工作時(shí)，可變器件引腳也可成為一種優(yōu)勢(shì)。更具體地說(shuō)，PCB 設(shè)計(jì)人員可以重新布置 FPGA 引腳配置，簡(jiǎn)化布線(xiàn)，而且這些變更可直接反映到 FPGA 設(shè)計(jì)領(lǐng)域，布局布線(xiàn)工具可自動(dòng)重構(gòu) FPGA，以便與之匹配。

電路板的設(shè)計(jì)再度得到簡(jiǎn)化，在這種情況下又牽扯到另一個(gè)領(lǐng)域。在完全連接的 PCB-FPGA 設(shè)計(jì)環(huán)境中，這個(gè)過(guò)程是可以變化的，在該環(huán)境下甚至可通過(guò)移動(dòng) FPGA 可編程結(jié)構(gòu)中有問(wèn)題的布線(xiàn)路徑，將這項(xiàng)工作推向新高。FPGA 布置及布線(xiàn)工具可解決電路板布線(xiàn)的各種技術(shù)難題，但只有 在PCB-FPGA 開(kāi)發(fā)工作處于同一設(shè)計(jì)環(huán)境中，并使用統(tǒng)一共享設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)模型的時(shí)候才可實(shí)現(xiàn)。

雖然這些概念已極具吸引力，可編程邏輯所提供的革命性機(jī)遇還將隨著技術(shù)專(zhuān)利的到期而進(jìn)一步拓展。請(qǐng)?jiān)O(shè)想一下當(dāng)處理器等硬件器件在其結(jié)構(gòu)中整合了一定程度的可編程邏輯的設(shè)計(jì)可能性。

這樣一來(lái)，現(xiàn)在就可通過(guò)編程來(lái)決定如何將處理器與設(shè)計(jì)的其它部分進(jìn)行連接與接口連接。通過(guò)對(duì)該器件進(jìn)行編程，可以根據(jù)您的具體應(yīng)用需要，納入支持器件與外設(shè)，并與傳統(tǒng) FPGA 一樣，可針對(duì)電路板布線(xiàn)對(duì)引腳配置進(jìn)行優(yōu)化，從而可減少電路板上的部件數(shù)，簡(jiǎn)化互連路徑。

不用花太多的功夫，就可將這個(gè)概念帶入一個(gè)應(yīng)用環(huán)節(jié)，在該環(huán)節(jié)上，可對(duì)設(shè)計(jì)中的每個(gè)器件進(jìn)行配置，使其與其它器件實(shí)現(xiàn)接口連接。這樣就只需要簡(jiǎn)單、直接的電氣互連，以及器件高效地接插就可以了 —— 或許甚至能更直接。

當(dāng)從邏輯上走到這個(gè)極端時(shí)，電路板設(shè)計(jì)就可恢復(fù)到實(shí)施對(duì)電子器件與機(jī)械部件的物理支持。電路板上的電氣路徑數(shù)量將寥寥可數(shù)，其屬性與外形將完全由機(jī)械考慮因素來(lái)決定。未來(lái)“電路”板可能會(huì)在 MCAD 空間中輕松地進(jìn)行設(shè)計(jì)。

未來(lái)其他方面的發(fā)展也必將促使具有大量連接的 PCB 的傳統(tǒng)觀點(diǎn)的消亡。諸如 LCD 屏、嵌入到產(chǎn)品外殼上的按鈕、可配置導(dǎo)電塑料，乃至負(fù)責(zé)所有布線(xiàn)工作的專(zhuān)用可編程器件等電子組件，很可能會(huì)降低“純”電路板設(shè)計(jì)的重要性。