全球的電子產(chǎn)品越來越復雜、精細，但是依然要求低成本和快速上市。全球的企業(yè)都多了很多稱為“獨立工程師”的人群，但依然要滿足企業(yè)的需求。在日前舉辦的Mentor Graphics技術(shù)巡回研討會上，Mentor Graphics系統(tǒng)設(shè)計部門業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理David Wiens、Mentor Graphics亞太區(qū)PCB資深業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)孫自君先生向記者詳細介紹了Mentor Graphics如何通過自己的設(shè)計軟件幫助獨立工程師，并幫助企業(yè)節(jié)省成本、提高效率。

　　為獨立設(shè)計師定制的PCB軟件:PADS

　　PCB市場正隨著越來越多的獨立工程師的加入以及企業(yè)運作方式的改變而發(fā)生變化。這些獨立工程師一般在中小型企業(yè)內(nèi)工作，或者隸屬于大型企業(yè)內(nèi)的個別團隊(如建筑原型、驗證參考設(shè)計和執(zhí)行制造研究)，他們負責執(zhí)行印刷電路板(PCB)電子產(chǎn)品的全流程設(shè)計、分析和制造數(shù)據(jù)交付任務(wù)。過去，PCB市場主要分為企業(yè)級、中端和低端市場，現(xiàn)在可以分為企業(yè)級(每個人分工明確)、獨立項目級(產(chǎn)品復雜但是組織很簡單，一個人需要負責更多的部分)以及個體驅(qū)動級(產(chǎn)品和組織都很簡單)。公司的大小不影響是否使用企業(yè)級分工的軟件，使用什么樣的軟件只取決于公司協(xié)作方式。Mentor Graphics針對PCB市場的變化分別推出了Xpedition、PADS以及與Digi-Key聯(lián)合開發(fā)的設(shè)計系列(基于PADS做設(shè)計)。

　　針對獨立工程師，Mentor Graphics新推出的三款全新PADS產(chǎn)品(標準型、標準加強型和專業(yè)型)不僅具有PADS易用性的典型特征，還以合理價位體現(xiàn)了三種設(shè)計技術(shù)水平。這有效地創(chuàng)造了一類全新的PCB設(shè)計解決方案。新的PADS系列產(chǎn)品利用Mentor 旗艦產(chǎn)品Xpedition所使用的各種技術(shù)解決最先進設(shè)計中的復雜性挑戰(zhàn)。Mentor的易用產(chǎn)品結(jié)合這些技術(shù)滿足了負責各種設(shè)計和分析的獨立工程師的關(guān)鍵需求，因為他們可能只是偶爾在設(shè)計過程中使用一種工具，并且必須快速高效地完成以便進行下一步。

　　PADS新產(chǎn)品包括：(1)PADS Standard-原理圖和電路板設(shè)計，帶有中心庫、封裝創(chuàng)建向?qū)Ш蜌w檔管理功能。(2)PADS Standard Plus-除了PADS Standard功能以外，還有先進的電路約束管理器、高速電路設(shè)計和拓撲結(jié)構(gòu)更改、PCB中心庫的創(chuàng)建和管理、支持HyperLynx的信號/熱/模擬仿真等。(3)PADS Professional-除了PADS Standard Plus功能以外，還包括Xpedition所使用的相關(guān)技術(shù)，如人工智能草圖布線器、2D/3D實時同步設(shè)計、按功能模塊布局、器件和網(wǎng)路瀏覽器、生產(chǎn)準備和設(shè)計審查/比較。

　　Mentor Graphics PADS與競爭對手產(chǎn)品相比有很多優(yōu)勢。Wiens先生舉了幾個例子：“先進的PCB布局，如2D/3D布局、Sketch Router，以實現(xiàn)最復雜的設(shè)計;約束管理器可以保證高速設(shè)計的拓撲結(jié)構(gòu)圖和可制造性分析的正確性，盡可能使產(chǎn)品從設(shè)計到制造一次性成功(正向設(shè)計)，提高了效率;進行信號完整性分析/熱/模擬仿真、DRC和DDRx檢查及IR壓降分析、獨立設(shè)計檢查，從而最大限度減少昂貴而費時的驗證周期。”

　　“我們的競爭者Altium、Cadence都無法滿足獨立工程師的需求。使用PADS以后，獨立工程師們不再需要為性能妥協(xié)，而且能夠靈活地從個人級過渡到到企業(yè)級。Mentor Graphics在PCB設(shè)計軟件市場占有41%的市場份額，而且投資比競爭者大了若干倍。這一切都是為不同類型的用戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。” Wiens先生自信地表示。

　　跨界的明星：Xpedition Package Integrator

　　正因為有如此大的投入，才有Mentor Graphics 旗艦產(chǎn)品Xpedition的全新解決方案Package Integrator的誕生。它是業(yè)內(nèi)用于集成電路 (IC)、封裝和印刷電路板 (PCB) 協(xié)同設(shè)計與優(yōu)化的最廣泛的解決方案。

　　“任何產(chǎn)品設(shè)計都會涉及電子、機械和軟件等多種約束，如圖1所示。芯片-封裝-電路板設(shè)計這三個階段之間一般是密不透風的，會由于某一個階段的瓶頸而影響下一階段的設(shè)計，Mentor想改變這種現(xiàn)狀。例如，如果你認為英特爾、高通的芯片管腳布局不好，由于系統(tǒng)設(shè)計與IC設(shè)計是隔離的，你可能只能替換為符合你管腳布局要求的展訊或者聯(lián)發(fā)科的芯片，那么，可能從IC到參考設(shè)計都需要替換。再如Xilinx的FPGA，Xilinx把很多功能(存儲和處理器)做在一起時，良率很低。于是他們把一個芯片拆成4小塊，良率增高，再封裝在PCB上。”Wiens先生總結(jié)道：“預判如何封裝、如何生成是十分關(guān)鍵的問題。第一步是想如何封裝;第二步?jīng)Q定數(shù)據(jù)如何傳遞，如電阻是放在電路上還是放在芯片中。信息孤島如何傳遞信息，大小、性能、能效是你最關(guān)心的事情。過去沒有具體工具實現(xiàn)，只有靠經(jīng)驗估計。”

　　Xpedition Package Integrator 解決方案可自動規(guī)劃、裝配和優(yōu)化當今復雜的多芯片封裝。它采用一種獨特的虛擬芯片模型概念，可真正實現(xiàn) IC 到封裝協(xié)同優(yōu)化。該解決方案可確保 IC、封裝和 PCB 相互優(yōu)化，以通過高效減少層數(shù)、優(yōu)化互連路徑，以及精簡/自動化對設(shè)計流程的控制，降低封裝基板和 PCB 成本。Package Integrator 產(chǎn)品還提供了業(yè)界第一個用于球柵陣列 (BGA) 球映射規(guī)劃和優(yōu)化的正式流程。該流程根據(jù)用戶規(guī)則定義、基于“智能管腳”的概念。

　　Xpedition Package Integrator包括約束管理、庫管理、連接管理、電氣建模、ESO/DRC、物理層設(shè)計、熱仿真和生產(chǎn)等。其是一個跨越的集成平臺，一個軟件就可以實現(xiàn)裝配規(guī)劃和優(yōu)化。孫自君先生表示：“如圖2所示，EDA中線輸入/輸出形式以及多模式連接管理，使得 Package Integrator能同時處理IC數(shù)據(jù)、封裝數(shù)據(jù)和板級數(shù)據(jù)。多模式連接管理系統(tǒng)，結(jié)合了硬件描述語言 (Verilog HDL/VHDL)、電子表格和原理圖，可提供跨域管腳映射和系統(tǒng)級跨域邏輯驗證。跨域互連優(yōu)化實現(xiàn)IC、封裝、PCB不同系統(tǒng)間的連接可視化并一起優(yōu)化;互連路徑的智能拆散(如圖3所示)，可以減少層數(shù)并提高信號質(zhì)量。由于不可能讓客戶馬上把之前的軟件替換，其提供與各種設(shè)計軟件的接口，讓Xpedition Package Integrator與其他設(shè)計軟件協(xié)同工作。”

　　“結(jié)合從熱建模和電磁建模中得到的關(guān)鍵參數(shù)，對滿足性能目標至關(guān)重要。在快速發(fā)展的細分市場中，要滿足產(chǎn)品開發(fā)和發(fā)布的時間安排，將這個過程自動化是必不可少的工作。Package Integrator中的庫開發(fā)實現(xiàn)完全自動化，可基于公司的標準實現(xiàn)完全的定制化。”Wiens先生解釋道：“Package Integrator提供功能強大、全面且直觀易用的多模物理 Layout 工具，可為 PCB、MCM、SiP、RF、軟硬板和 BGA 設(shè)計提供業(yè)界領(lǐng)先的布線技術(shù)。Xpedition Package Integrator 流程充分利用了其他 Mentor Graphics 工具，例如 HyperLynx信號和電源完整性產(chǎn)品、FloTHERM計算流體動力學 (CFD) 熱建模工具，以及 Valor NPI 基板制造檢查工具。為完善其協(xié)同設(shè)計解決方案，Mentor Graphics 于 2014 年收購了 Nimbic 公司。Nimbic 技術(shù)提供麥克斯韋式精確三維全波電磁 (EM) 高性能仿真解決方案，可精確計算芯片-封裝-電路板仿真的復雜電磁場。”

　　芯片和系統(tǒng)的復雜性已經(jīng)遠遠超出了人們的預期，而很多設(shè)計軟件并沒有從實質(zhì)上把復雜設(shè)計簡單化，相反，工程師需要花很多時間去學習繁瑣的軟件工具。Wiens先生表示：“我們最大的競爭對手Cadence有三種工具，而我們Mentor Graphics 只用一種工具就能保質(zhì)保量地完成所有事情，并實現(xiàn)真正的芯片-封裝-電路板協(xié)同設(shè)計和優(yōu)化，從而以最低的成本讓您的系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)最佳的性能與功耗比。”