2012，讓工作更智能

電子行業(yè)正在努力從經(jīng)濟危機中復蘇，為從設計到制造的流程提供全面支持的壓力也日益增加。世界各地的電子公司不得不將差異化的產(chǎn)品以更快的速度和更低的成本推向市場(chǎng)，并且由于經(jīng)濟的疲軟該趨勢還將持續下去。即使在中國的PCB市場(chǎng)，系統設計和制造支持工具也亟待利用最新技術(shù)以提高生產(chǎn)率。

在A(yíng)berdeen集團的一次調查中，眾多一流電子公司確認了能積極滿(mǎn)足業(yè)務(wù)目標的6種設計技術(shù)最佳實(shí)踐。隨著(zhù)經(jīng)濟形勢的緩慢復蘇，這些基本的PCB技術(shù)實(shí)踐將成為各公司在2012年發(fā)展的必要組成部分。

以下是對這6種使公司工作更智能化的關(guān)鍵策略的概述，我們相信這些策略將成為2012年發(fā)展的關(guān)鍵。

技術(shù)策略1:

產(chǎn)品協(xié)同開(kāi)發(fā)流程

協(xié)同通常是指將串行操作變成并行的能力，并具有兩種模式。首先是讓多名設計師同時(shí)在同一個(gè)設計流程中工作的能力。這一做法并非新生事物，但新技術(shù)在效力上與原來(lái)相比有巨大的差異。設計師始終能夠操作PCB設計數據庫，并將其進(jìn)行拆分。然后每個(gè)設計師都在設計環(huán)節工作——但最后數據庫必須重新合并起來(lái)。合并過(guò)程非常耗時(shí)，并且容易出錯，但最終結果可以縮短設計周期。

“未來(lái)的方案就是在軟件中進(jìn)行模擬，如虛擬樣機。”

目前，我們有能力讓多名設計師同時(shí)在同一個(gè)數據庫中工作，無(wú)需數據庫分拆。這適合于PCB設計中的許多流程，包括原理圖輸入、約束（高速和制造規則）輸入和管理，以及物理布局。另外，每個(gè)設計師都能看到同事實(shí)時(shí)操作的結果。這不僅顯著(zhù)縮短了設計周期時(shí)間，而且提高了設計師的生產(chǎn)率和產(chǎn)品的質(zhì)量。該技術(shù)的部分用戶(hù)報告節省了30~70%的設計時(shí)間。為了在2012年保持競爭力，各公司都必須達到相似的設計周期方面的改進(jìn)(圖1)。

圖1：協(xié)同設計通常要求PCB設計數據庫分拆后再重組，而現在則可以在多名設計師操作時(shí)保持完整

協(xié)同的第二種模式是以不同于序列的并行方式，運行幾個(gè)不同流程的能力。原理圖、約束、布局和分析都可以并行化，從而進(jìn)一步提高設計師的生產(chǎn)力，并縮短設計周期。但是，該模式需要帶有版本管理、同步校準、權限和更新控制的復雜設計數據管理，稍后本文會(huì )對此進(jìn)行闡述。

技術(shù)策略2:

虛擬樣機

通常各公司通過(guò)建立和測試多個(gè)原型來(lái)驗證他們的產(chǎn)品。設計一個(gè)PCB，構建物理原型，在實(shí)驗室中測試，確定需要做出哪些改變，重新設計，然后重復相關(guān)流程。

這種方法存在幾個(gè)問(wèn)題。首先，建立并調試樣機非常耗時(shí)和昂貴。如果上市時(shí)間很緊迫，就很可能錯過(guò)市場(chǎng)時(shí)機。其次，在實(shí)驗室中測試可能無(wú)法發(fā)現所有潛在問(wèn)題。例如，你希望產(chǎn)品在劇烈震動(dòng)等惡劣環(huán)境中使用多年，但是“震動(dòng)和熱處理”實(shí)驗室可能無(wú)法運行足夠長(cháng)的時(shí)間以發(fā)現長(cháng)周期性的問(wèn)題。同樣，信號完整性也存在這一問(wèn)題。極端的臨界條件很有可能無(wú)法在實(shí)驗室中獲得。

未來(lái)的解決方案是在軟件中進(jìn)行模擬，如：虛擬樣機。該操作可以在PCB設計流程中執行，并且會(huì )覆蓋許多可能的領(lǐng)域：信號（數字、模擬、射頻）和電源網(wǎng)絡(luò )完整性；集成電路、封裝、PCB和全系統模擬中的熱管理；振動(dòng)和沖擊(圖2)；PCB制造和組裝實(shí)踐；3D 機械接口等等。在整個(gè)設計流程中執行可以確保設計持續進(jìn)行，無(wú)需備份和校正。此外，軟件可以探測極端臨界條件，并且可以在數小時(shí)內模擬實(shí)驗室中數周和數月出現的問(wèn)題。雖然設計師喜歡手中盡快拿到實(shí)物，而執行廣泛的虛擬樣機可能有所延遲，但后者可以縮短周期，減少成本，并且提高設計師的生產(chǎn)力和產(chǎn)品質(zhì)量/可靠性。

圖2:振動(dòng)虛擬樣機可以用幾個(gè)小時(shí)的軟件模擬來(lái)代替實(shí)驗室內數周和數月的操作，并突出顯示各個(gè)部件的潛在失效問(wèn)題（紅、黃、藍）

技術(shù)策略3:

從設計到制造的流程支持

上市時(shí)間和產(chǎn)品成本是許多行業(yè)的關(guān)鍵。即使軍事/航空和汽車(chē)等行業(yè)，在過(guò)去也面臨較長(cháng)開(kāi)發(fā)時(shí)間和/或高成本的限制，現在對此問(wèn)題也有更加積極的目標。此外，PCB設計師決不能忘記，即使數據進(jìn)入制造流程，他們的責任也還沒(méi)有結束。同時(shí)，從EDA供應商的角度來(lái)看，重要的是支持不是到設計階段結束，不是讓設計者輕松履行對可制造產(chǎn)品的責任，而要和制造商一起優(yōu)化他們的生產(chǎn)線(xiàn)，實(shí)現最低成本的產(chǎn)品交付。

圖3 表明流程是不斷發(fā)展的。從幫助制造商定義規則和實(shí)踐能力的支持開(kāi)始，對制造和組裝流程中的產(chǎn)量和可靠性產(chǎn)生積極影響。這些DFM（可制造性設計）規則將被PCB設計師用于設計流程。DFM軟件可在設計環(huán)境中找出問(wèn)題，然后由設計師進(jìn)行糾正。巧合的是，大多數制造商也使用相同的規則和軟件來(lái)檢查接收的設計數據。這樣可以確保一旦設計進(jìn)入制造流程，就可以持續執行，無(wú)需設計返工。

圖3: 全面的設計到制造流程支持，能夠確保高產(chǎn)量、高產(chǎn)品可靠性和低生產(chǎn)成本。

一旦設計通過(guò)智能化接口，如ODB++，進(jìn)入制造流程，制造商可以利用軟件進(jìn)行生產(chǎn)線(xiàn)建模，并優(yōu)化其利用。在生產(chǎn)線(xiàn)運行時(shí)，軟件將持續監控零件按時(shí)交付、機器停工以及產(chǎn)品可追溯性等問(wèn)題。即使發(fā)生質(zhì)量缺陷，也可以確保跟蹤并突顯低于可接受故障率的設備或流程。

技術(shù)策略4:

復雜性管理

對于擊敗競爭對手的差異化產(chǎn)品，公司必須利用最新和最先進(jìn)的技術(shù)，將更多功能壓縮到更小空間內，同時(shí)仍能滿(mǎn)足積極的市場(chǎng)時(shí)機，這在2012年將變得更為重要。集成電路技術(shù)在高密度、高速度、在更小的空間中更多的針腳、和更高的功耗等方面持續提高。PCB（印刷電路板）制造技術(shù)，如HDI/微孔技術(shù)，可以增加密度，但設計也更加復雜。面對這種不斷提高的復雜性，我們該如何保持并提高設計師的生產(chǎn)力呢？答案是同樣增加設計工具的功能。