Công nghệ PCB - Thiết kế PCB với tốc độ cao và mật độ cao thách thức mới

Với sự phức tạp và hiệu suất của các sản phẩm điện tử, Độ dày của các mạch in và tần số của các thiết bị liên quan đang tăng dần liên tục, và những thử thách khác nhau mà các kỹ sư phải đối mặt trong việc thiết kế tốc độ cao và mật độ cao PCB Đang tăng dần. In addition to the well-known signal integrity (SI) issues, điểm nóng tiếp theo với tốc độ cao PCB technology should be power integrity (PI), EMC/Comment, và phân tích nhiệt.

Với cuộc cạnh tranh ngày càng gia tăng, các nhà sản xuất phải chịu áp lực tăng thời gian khởi động sản phẩm. Cách sử dụng các công cụ ECA cấp cao và các phương pháp và tiến trình tối đa để hoàn thành thiết kế với chất lượng và hiệu quả cao đã trở thành nhà sản xuất hệ thống và vấn đề mà các kỹ sư thiết kế phải đối mặt.

Điểm nóng: chuyển từ to àn vẹn tín hiệu sang toàn vẹn năng lượng

Khi nói đến thiết kế tốc độ cao, Điều đầu tiên mọi người nghĩ đến là vấn đề về tín hiệu.. Tín hiệu bảo mật chủ yếu là chất lượng tín hiệu truyền tín hiệu trên đường tín hiệu. Khi tín hiệu trong mạch có thể đạt được mức độ chính xác., khoảng thời gian và kích thước điện, Hệ thống có độ chính xác tín hiệu tốt.. Khi t ín hiệu không thể đáp ứng bình thường hoặc chất lượng tín hiệu không thể làm hệ thống hoạt động ổn định trong một thời gian dài., sẽ có vấn đề về độ chính xác tín hiệu. Tín hiệu toàn vẹn được phát biểu trong nhiều khía cạnh như là chậm trễ., bóng, giang hồ, giờ, và dao động. It is generally believed that when the system work ở 50MHz, sẽ có vấn đề bảo mật tín hiệu, và khi tần số hệ thống và thiết bị tiếp tục tăng lên, Các vấn đề về tín hiệu toàn vẹn sẽ trở nên nổi bật.. Tham số các thành phần và... Bảng PCB, Bố trí của các thành phần trên Bảng PCB, và hệ thống điện tử tín hiệu tốc độ cao có thể gây ra các vấn đề., kết quả là hệ thống hoạt động không ổn định, hay thậm chí không hoạt động bình thường.

Sau hàng thập kỷ phát triển công nghệ bảo mật tín hiệu, lý thuyết và phương pháp phân tích của nó đã trưởng thành hơn. Về vấn đề độ trung thực tín hiệu, Nó liên quan đến tất cả các dây chuyền thiết kế. Không chỉ những kỹ sư thiết kế hệ thống, kỹ sư máy móc, và những kỹ sư PCB phải cân nhắc, nhưng cũng không thể bỏ qua nó trong quá trình sản xuất. Để giải quyết vấn đề độ chính của tín hiệu, chúng ta phải dựa vào các dụng cụ mô phỏng tiên tiến.

Đối với độ bảo mật tín hiệu, độ nguyên vẹn năng lượng là một công nghệ tương đối mới, và nó được xem là một trong những thử thách lớn nhất trong thiết kế PCB với tốc độ cao và mật độ cao. Năng lượng bảo mật có nghĩa là trong hệ thống tốc độ cao hệ thống vận chuyển năng lượng PDS có các tính năng cản khác nhau ở các tần số khác nhau, vì thế điện giữa lớp điện và lớp mặt đất trên PCB không giống nhau ở mọi nơi trên bảng mạch. Kết quả là nguồn điện bị ngắt, tạo ra nhiễu điện, và con chip không thể hoạt động bình thường. Tuy nhiên, do phóng xạ tần số cao, các vấn đề về độ tối cao cũng mang đến các vấn đề EMC/EMS. Nếu vấn đề toàn vẹn năng lượng không thể giải quyết tốt, nó sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng tới hoạt động bình thường của hệ thống.

Thông thường, vấn đề độ chi toàn năng được giải quyết bằng hai phương pháp: tăng khả năng thiết kế chồng và bố trí bảng mạch, và thêm các tụ điện tách ra. Khi tần số của hệ thống ít hơn 300 Đặt một tụ điện tách thích hợp vào đúng vị trí sẽ giúp giảm vấn đề về độ chính xác hệ thống. Nhưng khi tần số của hệ thống cao hơn, hiệu quả của tụ điện tách ra rất nhỏ. Trong trường hợp này, chỉ cần thiết kế khoảng cách lớp và bố trí của bảng mạch hoặc các phương pháp khác để giảm nhiễu điện và mặt đất (như cách phù hợp để giảm vấn đề phản xạ của hệ thống truyền tín hiệu điện) v. v. v. có thể giải quyết vấn đề về độ chi tiết năng lượng, và đồng thời triệt tiêu EMC/EMS.

Về mối quan hệ giữa tính to àn vẹn tín hiệu và độ chính xác năng lượng, \ 128; 156; ám chỉ là một khái niệm trong lĩnh vực thời gian và dễ hiểu hơn, trong khi quyền lực là một khái niệm trong lãnh vực tần số, mà khó hơn tính toàn vẹn tín hiệu, nhưng trong một số khía cạnh nó có điểm tương đồng với tính mạng tín hiệu. Quyền lực đòi hỏi kỹ sư cao hơn và là một thử thách mới cho thiết kế tốc độ cao. Nó không chỉ liên quan đến mức điều khiển, mà còn cả con chip và mức gói hàng. Nó được đề nghị làm những kỹ sư thiết kế bảng mạch tốc độ cao đảm bảo năng lượng dựa trên khả năng giải quyết tín hiệu to àn vẹn."

"Làm mềm" thiết kế của bạn qua mô phỏng

Mô phỏng là một thử nghiệm của nguyên mẫu ảo mang tất cả các khía cạnh cân nhắc. Khi thiết kế trở nên phức tạp hơn, các kỹ sư không thể thực hiện mọi kế hoạch. Thời điểm này, họ chỉ có thể sử dụng mô phỏng tiên tiến thay vì thử nghiệm để phán xét.

Trong thiết kế hệ thống hôm nay, ngoài những thử thách do bảng mạch tốc độ cao và mật độ cao, áp lực của việc phóng nhanh s ản phẩm biến mô phỏng thành một phương tiện thiết kế hệ thống cần thiết. Nhân viên thiết kế hy vọng sẽ sử dụng các công cụ mô phỏng tiên tiến để tìm kiếm vấn đề trong giai đoạn thiết kế, để hoàn thành thiết kế hệ thống với hiệu quả cao và chất lượng cao.

Trong truyền thống thiết kế bảng mạch, kỹ sư hiếm khi dùng đến mô phỏng. Thường xuyên hơn, it uses reference thiết kếs và thiết kế guidelines (ie white papers) provided by upstream chip manufacturers to thiết kế in combination with the actual experience of kĩ sưs, và sau đó thử nghiệm và thử nghiệm các nguyên mẫu do thiết kế tạo ra để tìm ra các vấn đề và sửa đổi thiết kế.. Chuyện này cứ lặp đi lặp lại, cho đến khi vấn đề được giải quyết. Ngay cả khi dụng cụ mô phỏng thỉnh thoảng được dùng để thiết kế, nó chỉ giới hạn cho vòng tròn. Sửa chữa mạch có nghĩa là chậm thời gian. Sự chậm trễ này không thể chấp nhận được dưới áp lực của việc phóng nhanh.. Đặc biệt cho hệ thống lớn, một sự thay đổi nhỏ có thể yêu cầu thay đổi to àn bộ thiết kế. Sự mất mát nó gây ra cho nhà sản xuất không thể đo đếm..

Sản phẩm chất lượng rất khó bảo đảm, vòng phát triển không kiểm soát được, và lòng tin tưởng phụ thuộc vào kinh nghiệm của kỹ sư... these factors make it difficult for the above thiết kế methods to cope with the challenges brought by the increasingly complex high-speed và thiết kế PCB mật độ cao, cho nên phải dùng giả lập cấp cao.. Công cụ để giải quyết. "Các dự án thiết kế của những nhà sản xuất con chip ngược dòng dựa trên nguyên mẫu của họ, và sản phẩm của những người sản xuất hệ thống không thể giống hệt sản phẩm của những nhà sản xuất phía trước; cùng lúc, thiết kế của một con chip có thể mâu thuẫn với con khác.. Nó phải được mô phỏng để xác định kế hoạch thiết kế..".

Theo một nghĩa nào đó, mô phỏng là cho phép phần mềm hoàn thành các mô hình ảo, mà chỉ có thể hoàn thành bằng việc thử nghiệm nguyên mẫu vật chất. Nó là một giải pháp "mềm" và kinh tế hơn.

Tuy nhiên, mô phỏng của bảng mạch tốc độ cao và mật độ cao khác với mô phỏng truyền thống. Kỹ sư nghệ thuật Tâm đồ, Yulifu nói: "Trình mô phỏng truyền thống được thực hiện cho các lược đồ. Nó chỉ thêm động cơ và nhìn vào kết quả để xác định xem hàm có đúng hay không, trong khi mô phỏng tốc độ cao được căn cứ vào giả thuyết rằng chức năng đó là đúng, phụ thuộc vào thiết kế. Whatbì;128; Hệ thống ch gần với nhu cầu thực tế hơn, và dựa trên việc đáp ứng yêu cầu hiệu suất, đánh giá ai có giá thấp hơn.

Tìm kiếm sự cân bằng giữa chi phí kế hoạch và hệ thống. Yulifu nói: "Sử dụng dụng công cụ mô phỏng, bạn có thể đánh giá nếu hướng tiến bộ của hệ thống là đúng, chỉ ra hướng cho thiết kế, tăng tỷ lệ thành công của ván đầu tiên, và làm sản phẩm đi vào thị trường nhanh hơn. Tuy nhiên, cho dù kết quả mô phỏng gần với kết quả thử nghiệm, nó không thể thay thế hệ thống thí nghiệm thực sự."

Thử nghiệm là một phán đoán đúng về khả năng hệ thống bao gồm tất cả các yếu tố môi trường thật. Tuy nhiên, mô phỏng là một "thử nghiệm" của nguyên mẫu ảo. Nó được hướng tới một số điều kiện cụ thể. Không có công cụ nào có thể đồng thời cân nhắc tất cả các điều kiện thực tế. Kích. Tuy nhiên, với việc phát triển công nghệ và cải tiến liên tục các dụng cụ, việc ước lượng mô phỏng và kết quả thực tế đang ngày càng tăng lên, và tầm quan trọng dẫn dắt của thiết kế cũng đang tăng lên, nhưng đồng thời, các kỹ sư phải được yêu cầu cao hơn, Phán xét và phương pháp cải tiến của kết quả mô phỏng đều phụ thuộc vào cấp độ kỹ thuật và căn cứ lý thuyết của kỹ s ư.

Hiện tại, trong mô phỏng PCB với tốc độ cao, hiệu ứng kém nhất là EMC/EMS. Bởi vì với hệ thống tốc độ cao, do ảnh hưởng của hệ thống qua hiệu ứng, thiết lập mô hình ba chiều cần thiết để mô phỏng các môi trường thực sự. Tuy nhiên, với một hệ thống lớn và phức tạp như PCB, rất khó để mô tả nó bằng ba chiều. Theo lập luận của Yulifu, phương pháp kiểm tra chuyên gia hiện nay chủ yếu được áp dụng, về việc hoá hoá vấn đề EMC/EMS thành quy tắc thiết kế và kết nối về đốt mờ theo tiêu chuẩn chung quốc tế.

Thêm vào đó, các công ty như Ansft và ApTrình Mô có thể cung cấp các dụng cụ cụ đặc biệt và các phương pháp có thể sử dụng cùng với hệ thống Cadence và Mentor Graphics.

Lựa chọn hiệu quả: quay tự động và thiết kế song song

Kế hoạch không chỉ là theo dấu mạch, mà còn có nhiều yêu cầu khác. Các công cụ thiết kế biểu đồ sẽ có thể đưa những yêu cầu này tới bước kế tiếp hỗ trợ lộ trình tự động, mô phỏng chức năng, vân vân.

Để tìm được một đường dẫn thiết kế hiệu quả hơn, giải quyết được áp lực thời gian khởi động sản phẩm, và nhanh chóng đưa sản phẩm ra thị trường, công nghệ dây nối tự động và thiết kế cạnh nhau đã được phát triển.

"Nếu bạn có thể sử dụng kỹ thuật lộ trình tự động tốt, bạn có thể giảm thời gian vẽ thiết kế và tăng gấp đôi hiệu quả thiết kế của PCB." Tuy nhiên, nếu bạn muốn thực hiện lộ trình tự động, bạn phải sử dụng bộ quản lý quy tắc điện tử để điều hoà các kỹ sư thiết kế hệ thống và kỹ sư thiết kế phần cứng. Thiết kế cần thiết kế cho mạch được truyền cho kỹ sư PCB.

Cho hệ thống sơ bộ, the usual practice is for kỹ sư phần cứng to write down the design requirements one by one and tell the Thiết kế PCB engineer how to do it. Nhưng với hệ thống phức tạp, đối mặt với hàng ngàn kết nối và vô số nhu cầu, những kỹ sư máy móc không thể ghi lại luật lệ này., and PCB kỹ sư thiết kế không thể kiểm tra và áp dụng chúng từng người một.. Lúc này, Cần một quản lý quy tắc điện khí để quản lý các yêu cầu thiết kế khác nhau.. kỹ sư kim cứng PCB Các kỹ sư thiết kế có thể hợp tác với nhau dựa trên cùng một người quản lý quy định..

Với công nghệ dây điện t ự động, "Nếu một công ty không điều khiển được công nghệ kỹ thuật tốt, và vấn đề độ trung tín hiệu không thể giải quyết tốt được, khuyên bạn không nên sử dụng dây điện tự động. Bởi vì nếu bạn không thể xác định được các quy tắc tốt, bạn sẽ không thể điều khiển dây điện tự động đúng cách." Không cần biết các công cụ phát triển ra thế nào, máy tính không thể thay thế hoàn to àn hành vi bộ não người, nên không thể có đường dây điện tự động trăm trăm. Hệ thống định tuyến tự động mà chúng ta đã đề cập là một kiểu giao tiếp tự động tương tác, đòi hỏi sự tham gia của con người: một số quy tắc trước khi lộ trình tự động cần được xác định lại bằng tay; sau khi hệ thống định tuyến tự động hoàn tất, nó cần được kiểm tra và sửa bởi một kỹ sư.

Đối với thiết kế hệ thống truyền thống với tốc độ thấp, nhiều kỹ s ư có thể có kinh nghiệm như vậy, sử dụng triển lãm của Cadence để vẽ sơ đồ, rồi sử dụng PowerPCB của Mentor để bố trí. Nhưng phương pháp này không còn thích hợp trong việc thiết kế tốc độ cao. "Không thể hoàn to àn chuyển đổi dữ liệu giữa các công cụ của các nhà sản xuất khác nhau. Ví dụ, phương pháp thông truyền thống để đọc danh sách trên mạng không thể mang một số đặc tính điện và yêu cầu trong sơ đồ sơ đồ cấu trúc PCB, nên nó không phù hợp với thiết kế tốc độ cao."

Ngoài việc lắp ráp tự động, thiết kế song song song cũng là một cách hiệu quả để hiệu quả thiết kế cho hệ thống lớn. Đồng thời thiết kế là thiết kế hợp tác, có nghĩa là một bảng mạch được chia thành nhiều bộ phận, và nhiều người thiết kế cùng lúc. Theo trí tuệ của trí tuệ, nó đã được sử dụng trong thiết kế song song. Nếu bạn lưu thiết kế trên một máy, máy kia có thể thấy nó ngay lập tức, và các đường dây ở cả hai bên có thể tự động kết nối với nhau. Có thể làm giảm khả năng hòa nhập giữa các thiết kế khác nhau. "Vào cuối năm nay, dụng cụ thiết kế song song song tiến đầy động của Mentor Graphics sẽ được sẵn sàng cho thị trường, kỹ sư sẽ có thể thực hiện thiết kế song song song hoàn to àn đúng thời điểm như chơi CS trên mạng. Được nhìn thấy từ bên kia trong thời gian thực sự giúp đỡ sự hợp tác giữa các kỹ sư tại các nơi khác nhau." Nó không chỉ cần thiết bị thiết kế tốt, mà còn cần cả phương pháp thiết kế tốt. Thiết kế đồng thời không nên được phân chia quá nhiều hay quá rộng. Hai hay ba người hợp lý hơn, nếu không các ý tưởng đã quá rải rác, không phù hợp với thiết kế.

Bên kia PCBKiểm tra cấp độ cao

Khi hệ thống phát triển từ hàng trăm siêu byte đến hàng chục gigabyte, chip được thiết kế, sự đóng gói và thiết kế hệ thống không thể được xem xét riêng. Đối với các sản phẩm cao cấp, thiết kế đồ đạc và thiết kế hệ thống nên được cân nhắc khi thiết kế bào.

Sau khi loại bỏ các vấn đề của phần mềm, làm thế nào để hiệu chỉnh tiến trình, giảm lỗi của kỹ sư khỏi quá trình, và cho phép kỹ sư dành nhiều năng lượng vào thiết kế, để sản phẩm được vào thị trường càng sớm càng tốt, cũng trở thành thành chất lượng mà các nhà sản xuất ECA đang cân nhắc.

Thường, đường kết nối trên hệ thống bắt đầu từ I/Không. of the chip (Silicon), đi qua ụ và phương tiện của gói, chạm tới cái chốt của gói, và rồi đi qua PCB đến chiếc ghim, Mẫu, gập và ghim của gói khác. Chip I/O. Description, Name, và bảng mạch là ba khu vực khác nhau. Những kỹ sư trước sẽ không xem xét chúng hoàn toàn khi thiết kế, Họ cũng không biết ý tưởng của những kỹ sư khác. Tuy, như tần số thiết kế tăng lên, vùng con chip giảm, và vòng thời gian thiết kế ngắn lại., Các nhà sản xuất nên cân nhắc thiết kế gói Thiết kế PCB when designing chips, để có thể kết hợp được cả ba. "Vào thời điểm này, không vấn đề gì từ góc độ trung thực tín hiệu hay chu kỳ thiết kế., chúng ta nên cân nhắc thiết kế của cái hộp Sillicon-Packel cùng một lúc, và phối hợp mối quan hệ giữa họ. Ví dụ như, Đôi khi sẽ có rất nhiều vấn đề về thời gian khó khăn có thể dễ dàng giải quyết trong gói hàng."