PCB設計者が共有する適切なPCB設計ツールを選択する方法

以下は、PCB 設計者が考慮する必要があり、決定に影響を与えるいくつかの要因です。

1. 製品の機能

A.カバーの基本要件の基本機能には、次のものが含まれます。

a. 回路図と PCB レイアウトの相互作用

b. 自動ファンアウトルーティング、プッシュプルおよびその他のルーティング機能、およびデザインルールの制約に基づくルーティング機能

c. 正確なDRCベリファイア

B. 会社がより複雑な設計に取り組んでいるときに、製品の機能をアップグレードする能力

a. HDI (高密度相互接続) インターフェイス

b. 柔軟な設計

c. 組み込み受動部品

d. 無線周波数設計

e. 自動スクリプトの誕生

f. トポロジレイアウトルーティング

g. DFF、DFT、DFMなど

C. 追加の製品は、アナログシミュレーション、デジタルシミュレーション、アナログデジタル混合信号シミュレーション、高速信号シミュレーション、および RF シミュレーションを実行できます。

D. 作成と管理が簡単な中央コンポーネントライブラリを用意する

2. 技術的に業界をリードし、他のメーカーよりも多くの努力を払ってきた良きパートナーは、最高の効率と最先端の技術を備えた製品を最短時間で設計するのに役立ちます。

3.価格は上記の要因の中で最も二次的な要因であり、投資収益率にもっと注意を払う必要があります!

PCB の評価では、多くの要因を考慮する必要があります。設計者が求める開発ツールの種類は、彼らが従事している設計作業の複雑さによって異なります。システムがますます複雑になっているため、物理的な配線と電気部品の配置の制御は非常に広範囲に発展しています。設計プロセスでハブパスの制約を設定する必要があること。ただし、設計上の制約が多すぎると、設計の柔軟性が制限されます。設計者は、これらの規則をいつ使用するかを明確に理解できるように、設計とその規則を十分に理解している必要があります。

PCB boards

これは、典型的な前面から背面への統合システム設計を示しています。これは、制約のコンパイルと密接に統合された設計定義 (回路図入力) から始まります。制約のコンパイルでは、設計者は物理的制約と電気的制約の両方を定義できます。電気的制約は、ネットワーク検証のためのレイアウト前およびレイアウト後の解析のためにシミュレータを駆動します。 FPGA/PCB 統合にも関連する設計定義を詳しく見てみましょう。 FPGA/PCB 統合の目的は、双方向の統合、データガバナンス、および FPGA と PCB 間の共同設計を実行する機能を提供することです。

レイアウト段階では、設計定義段階と同じ物理実装の制約ルールが入力されます。これにより、ファイルからレイアウトまでの間違いを犯す可能性が減少します。ピンの交換、論理ゲートの交換、さらには入出力インターフェイスグループ (IO_Bank) の交換もすべて、更新のために設計定義段階に戻る必要があるため、各フェーズの設計は同期されます。

評価中、設計者は次のことを自問する必要があります。どのスケールが重要か?

設計者が既存の開発ツール機能を再検討し、新しい機能を注文しなければならない傾向をいくつか見てみましょう。

1.RF設計

RF 設計の場合、RF 回路は、後で変換するための別の環境ではなく、システム回路図とシステムボードレイアウトに直接設計する必要があります。 RF シミュレーション環境のすべてのシミュレーション、調整、および最適化機能は依然として必要ですが、シミュレーション環境は「実際の」設計よりも多くの元のデータを受け入れることができます。したがって、データモデルの違いと、それによって引き起こされる設計変換の問題はなくなります。まず、設計者はシステム設計と RF シミュレーションを直接やり取りできます。第 2 に、設計者が大規模またはかなり複雑な RF 設計を実行する場合、並列に実行されている複数のコンピューティングプラットフォームに回路シミュレーションタスクを割り当てたい場合や、複数のモジュールで構成される設計の各回路をそれぞれのプラットフォームに送信したい場合があります。シミュレーション時間を短縮するシミュレーター。

2.HDI

半導体の複雑さと論理ゲートの総数の増加により、集積回路にはより多くのピンとより細かいピン間隔が必要になりました。ピン間隔 0.65mm のデバイスに 296 ピンを配置することは言うまでもなく、ピン間隔 1mm の BGA デバイスで 2000 以上のピンを設計することは非常に一般的です。より高速な立ち上がり時間とシグナルインテグリティ (SI) の必要性により、より多くの電源ピンとグランドピンが必要になり、多層基板でより多くのレイヤーが必要になるため、マイクロビア用の高密度相互接続 (HDI) テクノロジの必要性が高まっています。

HDIは、上記のニーズに応えて開発が進められている相互接続技術です。 HDI 技術の主な特徴は、マイクロビアと極薄誘電体、より薄い配線、およびより小さな配線間隔です。

3. リジッドフレキシブル PCB

リジッドフレキシブル PCB を設計するには、組み立てプロセスに影響を与えるすべての要因を考慮する必要があります。設計者は、リジッドフレキシブル PCB を別のリジッド PCB であるかのように単純に設計することはできません。彼らは、設計点が曲げ面の応力作用により導体の断線や剥離を引き起こさないように、設計の曲げ領域を管理する必要があります。最小曲げ半径、誘電体の厚さとタイプ、板金の重量、銅メッキ、全体的な回路の厚さ、層の数、および曲げセクションの数など、考慮すべき多くの機械的要因がまだあります。

リジッドフレキシブルデザインを理解し、製品でリジッドフレキシブルデザインを作成できるかどうかを判断します。

4. 包装

最新の製品の機能がますます複雑になると、それに応じて受動部品の数を増やす必要があります。これは主に、低電力および高周波アプリケーションでのデカップリングコンデンサと端子整合抵抗の数の増加に反映されます。パッシブ表面実装デバイスのパッケージは数年後にかなり縮小しましたが、最大限界密度を得ようとしても結果は同じです。プリントコンポーネント技術は、マルチチップモジュール (MCM) やハイブリッドモジュールから、今日の組み込み受動部品として直接使用できる SiP や PCB に変わりました。変形の過程で、最新の組立技術が採用されました。例えば、多層構造にインピーダンス材料層を含め、uBGAパッケージの直下に直列終端抵抗を使用することで、回路の機能が大幅に改善されました。現在、埋め込まれた受動部品は高精度の設計を取得できるため、レーザー洗浄溶接の追加処理ステップが不要になります。ワイヤレスコンポーネントも、基板への直接統合を改善する方向に向かって開発されています。

5. シグナルインテグリティの計画

近年、シリアルパラレル変換またはシリアル相互接続のためのパラレルバス構造および差動ペア構造に関連する新しい技術が継続的に改善されています。パラレルバスおよびシリアルパラレル変換設計で発生する典型的な設計上の問題のタイプ。パラレルバス設計の限界は、クロックスキューや伝搬遅延などのシステムタイミングの変化にあります。バス幅全体のクロックスキューのため、タイミング制約の設計は依然として困難です。クロック速度を上げると、問題が悪化するだけです。

一方、差動ペアアーキテクチャでは、ハードウェアレベルでスワップ可能なポイントツーポイント接続を使用して、シリアル通信を実現します。通常は、1、2、4、8、16、および 32 幅の構成にスタックできる一方向のシリアル「チャネル」を介してデータを転送します。各チャネルは 1 バイトのデータを伝送するため、バスは 8 バイトから 256 バイトまでのデータ幅を処理でき、何らかの形式のエラー検出技術を使用してデータの整合性を維持できます。ただし、データレートが高いため、他の設計上の問題が発生します。高周波でのクロックリカバリはシステムの負担になります。クロックは入力データストリームをすばやくロックする必要があり、回路の振動防止機能を向上させる必要があるため、すべてのサイクル間のジッターを減らすことも必要です。電力ノイズもまた、設計者に追加の問題をもたらします。このタイプのノイズは、深刻なジッタの可能性を高め、アイを開くのをより困難にします。もう 1 つの課題は、コモンモードノイズを低減し、IC パッケージ、PCB ボード、ケーブル、およびコネクタからの損失の影響によって引き起こされる問題を解決することです。

レイアウトを扱えるPCBツールは入手しやすいようです。ただし、レイアウトを満たすだけでなく、緊急のニーズを解決できるツールを入手することが重要です。