PCB Tecnico - DFM non dovrebbe essere limitato al chip, PCB ne ha bisogno di più

Sebbene ci siano molte controversie sul valore, la definizione, la variabilità e la tecnologia del design per la manufacturability (DFM), tutti i problemi si basano su chip. Naturalmente, quando cominciamo a considerare 45 e 32 nanometri disegni, chip DFM è un requisito critico. Tuttavia, l'attenzione sul chip DFM ha trascurato un'esigenza tecnica più importante: DFM per circuiti stampati.

Sappiamo tutti che anche se il chip di silicio è perfetto al 100%, se qualsiasi componente del collegamento di comunicazione chip-chip (come pacchetto, connettore o circuito stampato) è danneggiato, il sistema di destinazione potrebbe ancora non funzionare correttamente. Molti fornitori di imballaggi, connettori e PCB possono essere guidati dai progettisti di sistemi per controllare le loro tolleranze di elaborazione.

Tuttavia, a meno che tutti i fornitori non rafforzino all'unanimità le specifiche, ad esempio, un connettore con una tolleranza di più o meno 5% potrebbe non essere efficace per un sistema con una tolleranza di più o meno 10% sul PCB. Per ottimizzare la progettazione del sistema, i progettisti devono studiare la causalità di ogni componente. Finora, non abbiamo strumenti DFM per affrontare problemi di progettazione come questi.

Nella fase di progettazione pre-layout, gli ingegneri di sistemi ad alta velocità o integrità del segnale di solito possono eseguire solo simulazioni limitate di Spice. Per garantire che il sistema funzioni normalmente, è necessario simulare le condizioni di contorno che possono coprire tutte le tolleranze di lavorazione.

Ad esempio, i cambiamenti nella larghezza della linea metallica, nell'altezza dielettrica della pila, nella costante dielettrica e nella tangente di perdita all'interno del PCB possono influenzare l'impedenza e l'attenuazione. Tuttavia, solo gli ingegneri di aziende più grandi possono avere le risorse per personalizzare i propri script per eseguire migliaia di attività di simulazione e quindi elaborare i risultati. Tuttavia, non esiste ancora uno standard ben definito per quali variabili scansionare.

La mancanza più evidente è il modello di contorno del pacchetto e del connettore. Per i progetti ad alta velocità, questi modelli possono essere definiti con precisione solo da parametri S correlati alla frequenza. Tuttavia, pochissimi fornitori forniscono buoni modelli di parametri S, figuriamoci modelli di confine su un'ampia gamma di frequenze.

Nella fase di verifica post-layout, sono necessarie estrazioni e simulazioni precise di PCB complessi per calcolare angoli e curve dettagliati. Tuttavia, quasi non sono disponibili strumenti.

Ovviamente, è necessario un metodo comune di progettazione e verifica PCB. Allora, di cosa abbiamo bisogno?

Concentriamoci su due grandi settori. Per la progettazione pre-layout, ad esempio, è meglio avere un editor di input grafico guidato da GUI, in modo che il progettista possa facilmente inserire le modifiche di ogni componente, simulare ed elaborare i risultati e segnalare la generazione e l'impatto di ogni variabile.

Per la verifica post-layout, gli strumenti DFM devono essere in grado di regolare automaticamente il layout per coprire le condizioni di contorno, utilizzare un estrattore ad onda intera veloce per estrarre i parametri parassitari e utilizzare modelli di confine dei transistor I/O nella simulazione dei circuiti.

Solo quando i progettisti considerano le tolleranze di lavoro nella progettazione e nella verifica, possono dire di aver fatto progettazione per fabbricabilità. Solo quando il fornitore di utensili riconosce che il chip è solo un sottosistema, ad esempio una parte del PCB, allora DFM può essere realmente rilevante per il cliente che sviluppa il prodotto finale.

DFM è principalmente quello di studiare la relazione tra le caratteristiche fisiche del prodotto stesso e le varie parti del sistema di produzione e usarlo nella progettazione del prodotto per integrare l'intero sistema di produzione PCB per l'ottimizzazione globale e renderlo più standardizzato per ridurre i costi, accorciare i tempi di produzione, migliorare la fabbricabilità del prodotto e l'efficienza del lavoro.