PCB系统板级设计的新特点及新策略

　　众所周知，电子技术的发展日新月异，而这种变化的根源，主要一个因素来自芯片技术的进步。半导体工艺日趋物理极限，现已达到深亚微米水平，超大规模电路成为芯片发展主流。而这种工艺和规模的变化又带来了许多新的电子设计瓶颈，遍及整个电子业。
　　目前的电子设计大多是集成系统级设计，整个项目中既包含硬件整机设计又包含软件开发。本文论述在新的技术背景下，系统板级设计的新特点及新策略。
　　电子技术的发展变化带来了很多相关的变化，板级设计也受到了很大的冲击，最明显的一个变化是芯片封装的种类极大丰富，如BGA，TQFP，PLCC等封装类型的涌现；其次，高密度引脚封装及小型化封装成为一种时尚，以期实现整机产品小型化，如：MCM技术的广泛应用。另外，芯片工作频率的提高，使系统工作频率的提高成为可能。
　　而这些变化必然给板级设计带来许多问题和挑战。首先，由于高密度引脚及引脚尺寸日趋物理极限，导致低的布通率；其次，由于系统时钟频率的提高，引起的时序及信号完整性问题；第三，工程师希望能在PC平台上用更好的工具完成复杂的高性能的设计。由此，我们不难看出，PCB板设计有以下三种趋势：
　　---高速数字电路(即高时钟频率及快速边沿)的设计成为主流。
　　---产品小型化及高性能必须面对在同一块板上由于混合信号设计技术(即数字、模拟及射频混合设计)所带来的分布效应问题。
　　---设计难度的提高，导致传统的设计流程及设计方法，以及PC上的CAD工具很难胜任当前的技术挑战，因此，EDA软件工具平台从UNIX转移到NT平台成为业界公认的一种趋势。 高速数字系统PCB板解决方案
　　一般情况下，当信号的互连延迟大于边沿信号翻转阀值时间的20%时，板上的信号导线就会显示出传输线效应，即连线不再是显示集总参数的单纯的导线性能，而是呈现分布参数效应，这种设计即为高速设计。
　　在高速数字系统设计中，设计者必须解决由寄生参数所导致的错误翻转及信号失真问题－即时序和信号完整性问题。目前这也是高速电路设计者必须解决的瓶颈问题。 黄金工具组合及设计流程
　　现在有许多EDA厂商均可以提供高速系统PCB设计的EDA工具，帮助用户在这一领域中有效的提高设计质量，缩短设计周期。在应用电气规则驱动方法的EDA系统板级工具中最具代表性的当数美国MentorGraphics公司ICX软件包。它最早提出了互联综合概念，也是目前业界最成熟的工具组合。该软件包有目前业界流行的即插即用的特点，它可以集成在许多厂商的PCB经典EDA设计流程中。
　　传统的串行设计
　　即电子工程师在完成全部前端电路设计之后，转交给物理板级设计者完成后端实现。设计周期是电路设计及板级设计时间之和。 新颖的并行设计在小型化成为设计主流思想及混合技术被广泛采纳之后，串行设计方法就有些落伍了。我们必须从设计方法上进行革新，同时利用功能强大的EDA工具来辅助设计者进行设计，才能适应及时上市的要求。众所周知，我们每个人不可能成为所有领域的专家，也不可能在短时间内将所有工作完成得最好、最快。设计小组的概念，在这种背景下提出，并得以广泛的应用。目前许多公司均采取设计小组的方法，合作进行产品开发。
　　即根据设计复杂程度及功能模块的不同，将整个设计划分成不同功能BLOCK块，由不同的设计开发人员并行进行逻辑电路和PCB板设计；然后在设计顶层，将各个BLOCK块最终的设计结果，以"器件"的方式调入，合成一块整板设计。这种方法称为PCB板设计复用。通过这种方法我们不难看出，它可以极大的缩短设计周期，设计时间仅为用时最多的BLOCK块的设计时间和后端接口连接处理的时间之和。
　　工具标准化和第三方工具集成
　　目前有许多厂商从事电子设计自动化(EDA)工具的开发工作，如Cadence，Synopsis，MentorGraphics为主要的EDA工具供应商；除此之外，还有许多其他EDA厂商。EDA所涉及的领域很广泛，包括网络、通信、计算机、航天航空等。产品则涉及系统板极设计、系统数字/中频模拟/数模混合/射频仿真设计、系统IC/ASIC/FPGA的设计/仿真/验证、软硬件协同设计等。任何一家EDA供应商均很难提供满足各类用户的不同设计需求的最强的设计流程。从市场占有来看，Cadence的强项产品为IC板图设计和服务，Synopsis的强项产品为逻辑综合,MentorGraphics的强项产品为PCB设计和深亚微米IC设计验证和测试等。
　　毫无疑问，现代电子设计越来越依赖EDA工具和技术，EDA厂商则采用产品标准化的方法来适应用户的这种需求，许多设计者在他的设计流程中采取多家公司的强项产品，组成最佳的设计流程。各EDA厂商纷纷提高自己的强项产品的兼容性和集成第三方产品的能力，来适应用户的潜在需求。
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