逾越“高墙” PCB设计工程师不再“烦恼”

对于目前印刷电路板(PCB)市场来说，虽然“傻子都能赚钱”的时代已经一去不复返了，但是，由于智能终端和汽车电子的强势驱动以及物联网和可穿戴设备的快速兴起，PCB市场在经济大环境下依旧保持了平稳的增长;而对于目前PCB企业的竞争与生存而言，谁能把握好客户、产品、技术、产能、成本这五大要素，谁就能屹立市场而不倒。所以，无论是从市场需求考虑还是从企业发展出发，PCB系统设计工程师如何能够低成本且快速高效地完成设计并及时交货显得尤为重要。

但是，由于半导体技术日臻成熟，封装技术也紧随芯片发展不断突破，单一芯片、单一封装设备不再是主流，系统电子产品设计传统的“Over the Wall：芯片-封装-电路板”方法会增加总体设备成本，已不能适应现时的需求。因此工程师们需要处理多个芯片和复杂的三维封装选项，并且同时还要针对多个电路板(平台)进行所有这些工作。这就要求系统设计工程师要整合运用多个学科的知识，同时兼顾IC设计、封装与PCB系统层级的设计。

明导国际(Mentor Graphics)系统设计部业务开发经理David Wiens表示，这对PCB系统设计工程师而言比较困难。虽然IC设计、封装与PCB系统设计都有标准规范可依循并且推出了设计工具，然而这样的设计工具由于只针对IC设计进行，因此PCB系统设计工程师在设计时，仍须针对IC、封装与PCB系统的接脚路径进行规划。而IC设计与封装领域对PCB系统设计工程师来说犹如一堵难以逾越的高墙，要让每个阶段的接脚路径设计都顺利完成，将旷日费时，产品上市时间将因而拉长。

鉴于此，明导国际推出了最新Xpedition Package Integrator流程。根据David Wiens的介绍，这是业内用于IC设计制造、封装和印刷电路板 (PCB) 协同设计与优化的最广泛的解决方案。该解决方案采用一种独特的虚拟芯片模型概念，可确保IC、封装和PCB 相互优化，以通过高效减少层数、优化互连路径，以及精简/自动化对设计流程的控制，降低封装基板和 PCB 成本。

图1 Xpedition Package Integrator流程

David Wiens还特别强调，Xpedition Package Integrator产品还提供了业界第一个用于球栅阵列 (BGA) 球映射规划和优化的正式流程。该流程根据用户规则定义、基于“智能管脚”的概念。此外，还采用一个突破性的多模式连接管理系统(结合了硬件描述语言(HDL)、电子表格和原理图)，可提供跨域管脚映射和系统级跨域逻辑验证。

“Mentor Graphics充分认识到了电气系统设计和制造不断增加的复杂性，特别是对芯片、封装和电路板协同设计而言，”Mentor Graphics SDD(System Design Division)部门方案架构师John Park说。“我们的最新 Xpedition Package Integrator 流程能够在节省时间和成本的同时，提高先进系统的整体质量和性能，从而让系统设计师能够达到最佳的生产率。”

除了大企业的系统设计工程师面临巨大的挑战，中小企业的PCB设计工程师还遭遇了其他“烦恼”。无论PCB、IC或是其他电子设计自动化(EDA)软件工具通常价格都相当高昂，内建最齐全、先进的功能，而这些一般都是大型企业的工程师才能享受的“福利”;一般在中小型企业内工作或者隶属于大型企业内的个别团队(如建筑原型、验证参考设计和执行制造研究)的独立工程师通常只能使用价格较低的中低端产品。他们负责执行PCB电子产品的全流程设计、分析和制造数据交付任务。过去进行复杂设计的工程师唯一的选择是接受企业解决方案，而其中很多人由于预算的限制和大量基础设施要求无法执行这些解决方案。

随着高效设计电子产品的需求的增加，这一任务往往落在负责执行整个设计过程的独立工程师的身上。设计过程常常不止包含原理图输入和电路板布局，可能需要对信号完整性、热模拟、量产可行性设计以及配电网络完整性等因素进行分析。另外，最终产品的复杂性取决于企业，有可能比较简单，也有可能非常复杂。

对于这一需求，明导国际还推出了三款全新PADS系列产品。David Wiens表示，全新的PADS系列可以满足电子工程师日益提高的设计需要，是在以前积累的强大的PADS技术经验基础上延伸而来的，在某些情况下还利用了领先市场的Xpedition套件中的某些技术。现在，独立工程师能够以超值的价格购买到这些产品，运用Mentor Graphics产品特有的能力提升设计效率、提高产品质量、减少成本、缩短设计周期。

据David Wiens介绍，这些新产品分为标准型、标准加强型和专业型：(1)PADS Standard-原理图和电路板设计，带有中心库、封装创建向导和归档管理功能。(2)PADS Standard Plus-除了PADS Standard功能以外，还有先进的电路约束管理器、高速电路设计和拓扑结构更改、PCB中心库的创建和管理、支持HyperLynx的信号/热/模拟仿真等。(3)PADS Professional-除了PADS Standard Plus功能以外，还包括Xpedition所使用的相关技术，如人工智能草图布线器、2D/3D实时同步设计、按功能模块布局、器件和网路浏览器、生产准备和设计审查/比较。

明导国际在PCB设计软件市场占有41%的市场份额，无论是顺应“系统理念”推出的Xpedition Package Integrator流程，还是为满足独立工程师对高效设计能力需求而推出的全新PADS系列产品，都为设计行业的发展和PCB设计工程师带来了福音。