pcb工具正在进步，但不是革命性的

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1、PCB工具正在进步，但不是革命性的

2、第1摘要：几年前，一些曾被认为是“极端奇异”的电路板设计元素开始流行起来。此后，像盲孔和掩埋型过孔、嵌入式无源元件和柔性电路这样的技术开始跳出高阁。现在它们正在成为PCB板设计人员常用的设计技巧，因此设计人员必须确信他们的工具套件能够高效地处理这些技术。关键词：PCB工具革命性就PCB板设计而言，其设计工具还不需要做出任何根本性的改变。尽管IC设计工具必须跟上快速的技术变化，但针对PCB设计人员的工具趋向于以一种渐进方式不断做出改善。不过，这并不意味着PCB设计人员所面临的局面就是风平

3、浪静的。由于像串行器／解串器(SERDES)这样的几兆位串行数据流技术的出现，PCB设计人员正面临非常艰难的信号完整性挑战。如果他们的设计工具达不到相应的速度，他们很可能就将要为满足时序要求付出艰苦的努力。所有上述因素，再加上IC管脚数不断增加的趋势，就造成了这样一个环境，即PCB设计人员必须拥有合适的工具才能完成设计任务。而且即便你有了合适的工具，设计任务的难度仍可能会让你大吃一惊。在本文中，我们将审视PCB设计人员所面临的一些主要挑战，并分析如何使用今天的设计工具来应对这些挑战。速度要求“PCB设计已成为一个具有高度

4、约束性的复杂系统设计过程，”Zuken公司欧洲工程部总经理Hz，你就要开始面对信号完整性问题了。”MentorGraphics公司系统设计部市场开发总监JohnIsaac表示。从并行总线向串行总线的转换和时钟转换加剧了信号高速化趋势。例如，PCIExpress协议已经大量取代了PCI总线，PCIExpress以一对可传输数据和时钟信号的差分线缆取代并行总线。Cadence公司AllegroPCB产品研发部副总裁A:J.Incorvaia认为：“这样的方案有两方面的益处，其一，一对差分线缆占用的PCB面积较少；其二，由于是

5、差分的，可以避免一些来自入侵网络的干扰，因两条线上的干扰可相互抵消而达到屏蔽效果。”设计挑战是PCIExptess带来的2.5Gbps速率，在这样高的速率下，信号对过孔、连接器或长走线等路径不连续处更加敏感。Incorvaia指出：“设计一个完整的互联电路是成功的一大要素，在大多数情况下，设计人员必须通过仿真才能找出正确的设计规则。其次，基于那些约束条件设计互联电路也将是一个挑战。”可以应对高速信号挑战的典型仿真工具之一是Cadence公司的AllegroPCBSI630(图1)。在台式PC上它可仿真的信号速率可以达到1

6、0kbps和1Mbit／h，这意味着一天就可以完成多个全板仿真。Incorvaia指出：“通道分析是关键。我们拥有独创的方法对通道进行分析，并以一种非传统的方法对它进行仿真。”图1：Cadence的AllegroPCBSI630是可处理数兆赫互连的PCB仿真工具的一个例子，它兼顾电路板、IC封装和IC元件因素，将电路板作为整体进行设计另一个困扰PCB设计人员的与速度有关的问题是存储器读写速度。电路设计人员正在经历从标准SDRAM向双倍速率(DDR)DRAM的转移。目前的大多数设计都采用DDR2存储器。不过，由于DDR3的

7、读写速率达到800MHz，因此它仍然在消费电子领域受到青睐。Incorvaia指出：“当从DDR转到DDR2及DDR3时，设计人员需要做更详细的仿真来找出设计约束，以便根据设计约束来进行布局和布线，否则，你这块板的设计可能需要几个来回才能完成。”高速串行总线和先进存储器技术的广泛应用驱使PCB板设计人员成为信号完整性专家，当然对许多设计人员而言也许并不一定是这样。事实上，在这些速度处引起的许多问题可能会超出信号完整性这个简单的范畴。Zuken公司entorGraphics公司的Isaac指出：“分立器件一直是不可缺少的，

8、但是现在，当你需要数百个分立器件来支持一个高端IC时，你就必须考虑将它们嵌入到IC的中间层内，以避免它们占用太多的PCB板表层面积。”需要强调的是，这并不是什么新技术。但在信号速度、IC管脚数和更小的尺寸要求的推动下，这些技术现正渐入佳境。高速度高管脚数器件(如FPGA)促使设计人员和EDA供应商必须将PCB及其承载的元器件作为一个整体来对待。使FPGA成为有用工具的灵活性也为PCB板设计人员提供了一种非常不同的解决方案。Altium公司CEONickMartin解释道：“FPGA意味着软化整个设计过程的下一阶段。借助F

9、PGA，除了升级软件以外你也可以升级硬件。例如，你可以在完成了PCB板设计后，完成大量并行DSP实现。因此你的PCB板设计过程就会非常不同，这相当于做一个平台。”Altium公司的PCB设计工具Designer6.0支持PCB／FPGA协同设计，这样设计人员就可以充分地将FPGA作为一个系统平台来开发。但是，对于PC