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(chǎng)來(lái)說(shuō)，雖然“傻子都能賺錢(qián)”的時(shí)代已經(jīng)一去不復返了，但是，由于智能終端和汽車(chē)電子的強勢驅動(dòng)以及物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴設備的快速興起，PCB市場(chǎng)在經(jīng)濟大環(huán)境下依舊保持了平穩的增長(cháng);而對于目前PCB企業(yè)的競爭與生存而言，誰(shuí)能把握好客戶(hù)、產(chǎn)品、技術(shù)、產(chǎn)能、成本這五大要素，誰(shuí)就能屹立市場(chǎng)而不倒。所以，無(wú)論是從市場(chǎng)需求考慮還是從企業(yè)發(fā)展出發(fā)，PCB系統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(shí)交貨顯得尤為重要。

但是，由于半導體技術(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、單一封裝設備不再是主流，系統電子產(chǎn)品設計傳統的“Over the Wall：芯片-封裝-電路板”方法會(huì )增加總體設備成本，已不能適應現時(shí)的需求。因此工程師們需要處理多個(gè)芯片和復雜的三維封裝選項，并且同時(shí)還要針對多個(gè)電路板(平臺)進(jìn)行所有這些工作。這就要求系統設計工程師要整合運用多個(gè)學(xué)科的知識，同時(shí)兼顧IC設計、封裝與PCB系統層級的設計。

明導國際(Mentor Graphics)系統設計部業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)經(jīng)理David Wiens表示，這對PCB系統設計工程師而言比較困難。雖然IC設計、封裝與PCB系統設計都有標準規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(jìn)行，因此PCB系統設計工程師在設計時(shí)，仍須針對IC、封裝與PCB系統的接腳路徑進(jìn)行規劃。而IC設計與封裝領(lǐng)域對PCB系統設計工程師來(lái)說(shuō)猶如一堵難以逾越的高墻，要讓每個(gè)階段的接腳路徑設計都順利完成，將曠日費時(shí)，產(chǎn)品上市時(shí)間將因而拉長(cháng)。

鑒于此，明導國際推出了最新Xpedition Package Integrator流程。根據David Wiens的介紹，這是業(yè)內用于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(guò)高效減少層數、優(yōu)化互連路徑，以及精簡(jiǎn)/自動(dòng)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，Xpedition Package Integrator產(chǎn)品還提供了業(yè)界第一個(gè)用于球柵陣列 (BGA) 球映射規劃和優(yōu)化的正式流程。該流程根據用戶(hù)規則定義、基于“智能管腳”的概念。此外，還采用一個(gè)突破性的多模式連接管理系統(結合了硬件描述語(yǔ)言(HDL)、電子表格和原理圖)，可提供跨域管腳映射和系統級跨域邏輯驗證。

“Mentor Graphics充分認識到了電氣系統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(mén)方案架構師John Park說(shuō)。“我們的最新 Xpedition Package Integrator 流程能夠在節省時(shí)間和成本的同時(shí)，提高先進(jìn)系統的整體質(zhì)量和性能，從而讓系統設計師能夠達到最佳的生產(chǎn)率。”

除了大企業(yè)的系統設計工程師面臨巨大的挑戰，中小企業(yè)的PCB設計工程師還遭遇了其他“煩惱”。無(wú)論PCB、IC或是其他電子設計自動(dòng)化(EDA)軟件工具通常價(jià)格都相當高昂，內建最齊全、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)內工作或者隸屬于大型企業(yè)內的個(gè)別團隊(如建筑原型、驗證參考設計和執行制造研究)的獨立工程師通常只能使用價(jià)格較低的中低端產(chǎn)品。他們負責執行PCB電子產(chǎn)品的全流程設計、分析和制造數據交付任務(wù)。過(guò)去進(jìn)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(wú)法執行這些解決方案。

隨著(zhù)高效設計電子產(chǎn)品的需求的增加，這一任務(wù)往往落在負責執行整個(gè)設計過(guò)程的獨立工程師的身上。設計過(guò)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(luò )完整性等因素進(jìn)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(jiǎn)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(mǎn)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(shù)經(jīng)驗基礎上延伸而來(lái)的，在某些情況下還利用了領(lǐng)先市場(chǎng)的Xpedition套件中的某些技術(shù)?，F在，獨立工程師能夠以超值的價(jià)格購買(mǎi)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(zhì)量、減少成本、縮短設計周期。

據David Wiens介紹，這些新產(chǎn)品分為標準型、標準加強型和專(zhuān)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(jìn)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(guān)技術(shù)，如人工智能草圖布線(xiàn)器、2D/3D實(shí)時(shí)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(chǎng)占有41%的市場(chǎng)份額，無(wú)論是順應“系統理念”推出的Xpedition Package Integrator流程，還是為滿(mǎn)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(lái)了福音。