浅谈PCB设计需要考虑多个变量的性能问题

板也变得越来越复杂，更多的部件被放置在较小的区域。

据来自Mentor Graphics图形，层数保持不变，在过去的五年中，但面积下降了近第三，密度上升了25分。

有更多的功能集成在硅片上，信号和电源完整性更多的电阻和电容是必需的，导致更大的板堵塞。

那么什么是好的PCB设计呢？

“这完全取决于当事者的角度。通常，PCB设计师，或躺外，和管理团队将采取反对立场，”David Wiens建议，业务发展经理，Mentor Graphics”。传统上，PCB设计人员往往更关注“艺术品”比其可制造性或性能。相比之下，管理层将重点放在设计是否达到了预期的成本，和如何快速地进入生产。他们的重点是完全的表现。”

PCB设计师今天最大的挑战是他们现在要考虑多个变量的性能问题：信号或功率信号完整性；可制造性；成本。

“所有这些问题都将限制冲突和设计师。今天，他们不得不接受的设计权衡的存在和必须解决的。它也需要驱动更多的验证到设计过程中，这意味着更多的虚拟–而不是物理–原型评估选项，”威恩斯建议。

有一点是肯定的：PCB设计会越来越简单，任何时间很快。

“随着设计变得越来越复杂，所以那些做布局必须改变，“相信威恩斯”。这并不是说，经典的布局设计，不具备应对挑战，但他们一定要能“加紧向板和评估不同的变量需要在现代板设计方面考虑合适的技能。”

Wien说，功率和热管理是至关重要的，，都被发展硅驱动。

“从ICS获得低功耗，设计师创建和使用更多的分化电压轨。PCB十到十五年前，IC可能最多有4个电压轨。设计师将短在一起的PCB，因此运行一个或两个电压轨在什么本质上是一个干净的PCB层。这样的设计可以支持目前的收益和有效的权力分配一个清晰的路径。

“今天，你必须与在硅这意味着像25电压轨的PCB达50电压轨的设计工作。在顶层BGA可导致，反过来，我们所称的“瑞士奶酪”的创造效应–扇风，导致破碎的PCB和分配权力妥协的结果的能力。这是一个大问题。”

多个目标平台（PCB形式因素）可以考虑在芯片/封装的规划和优化

最佳实践是存在的，但将取决于所使用的电压，公差要求和板的几何。

“八年前，没有人对PCB板的动力分析。今天，超过85%的设计不仅解决了电源完整性、信号完整性和可制造性的同时，“威恩斯说。”最简单的解决方式是通过分析。”

展望未来，PCB设计者将不仅推动公差，而且几何应用。

“在过去，不同的配置采用不同板；今天，大多数的布局看起来一样。设计师是混合动力和信号分配–板布局是交织在一起的。从制造的角度来看，这不是一个问题。你把一块铜和简单的黑客入侵了信号和电源。

“随着现代PCB设计的大问题是热管理，”威恩斯说。

“设计采用多轨在高电流操作，所以他们越来越热。你要看董事会和考虑什么技术来更好的进行热。你需要考虑的“阴影”；多芯片旁边另一个板上的相互影响。热条件会在电源和信号完整性设计的影响方面扮演着至关重要的角色。”

根据威恩斯的说法，模拟提供了机会，以更好地考虑这些问题。

“那你想想所有这些事情的同时并没有在隔离是很重要的。

“这就是被称为“连续推左‘，这是驱动的决策过程进一步进入设计阶段之前，你真的有一个物理设计，”威恩斯解释说。

在设计过程中，虚拟样机技术将使早期验证和支持改进的权衡分析制造过程效率更高。

作为板布局变得更加复杂，所以分配变得更加重要和更明显的好处，虚拟样机。

“添加RF的传统划分问题和你面对重要的形式因素的问题，”威恩斯解释说。”一切都挤到相同的板，你必须创建有效的屏蔽模式，不仅在相同的板，而且在板和墙之间的电路使用。虚拟样机技术是解决在设计过程中早期的关键。”

一系列的工具来解决用户的需求，从企业层面，典型的信号完整性大的全球团队，热管理和机械专家，下至者社区。

“理论上，一支二十可以设计更快速地完成，”威恩斯说，“但有太多的人工作在一个设计会引起问题，所以工具的应用将支持整个企业的协作改善，”威恩斯说。

Mentor Graphics开发Xpedition包积分器，一个单一的工具，汇聚了集成电路设计、包装设计、PCB布局来满足这一需求。

“我们的新工具，是建立在一个虚拟的模具模型的概念，是用来提供IC封装的优化设计来减少PCB层和优化路径，减少互连封装基板和印刷电路板的成本，”威恩斯解释道。

该工具提供了使用标准的数据交换格式设计全过程的自动化控制，采用硬件描述语言，表格和图形的原理提供跨域引脚映射和系统级的跨域逻辑验证。

设计集成工具提供了一种用于BGA球图规划和优化基于一种“智能”概念正式销流程，通过用户定义的规则。

深圳市铭华航电SMT贴片加工认为，先进的包装技术–如TSV，多芯片模块和非常高的器件引脚数–创造了颠覆性的技术，而设计的不同域之间的数据传输，传统上一直使用微软Excel电子表格，开始打破。

“今天，设计原型系统几乎与信号/电源完整性分析，模拟和先进的全板尺检查，热模拟减少昂贵的，费时的物理样机的周期，”威恩斯的结论。
编辑：hfy