盡管集成電路（ic）設(shè)計(jì)師取得了很大業(yè)績，但是印制電路板設(shè)計(jì)師將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用在制作方法之中已經(jīng)有很多年了，而ic設(shè)計(jì)師僅僅才開始采用。

    要點(diǎn)

    ● ic設(shè)計(jì)師現(xiàn)在才采用的一種設(shè)計(jì)方法，印制電路板設(shè)計(jì)師業(yè)已使用了很多年。

    ● 盡管公司合并和收購削弱了這一領(lǐng)域，但工程師在選用印制電路板設(shè)計(jì)工具時(shí)仍有很多選擇。

    ● 系統(tǒng)驗(yàn)證是設(shè)計(jì)過程中要求最嚴(yán)格的階段。

    ● 印制電路板設(shè)計(jì)師面臨的主要挑戰(zhàn)是信號(hào)完整性、功耗和熱輻射。

    設(shè)計(jì)自動(dòng)化會(huì)議（dac）是eda（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）行業(yè)的主要活動(dòng)。這是制造商展出其產(chǎn)品、設(shè)計(jì)師縱覽最新技術(shù)、所有行業(yè)參與者學(xué)習(xí)和討論最新設(shè)計(jì)方法的最佳機(jī)會(huì)。在其存在的大部分時(shí)間里，dac一直專注用于ic開發(fā)的工具和方法。你可以找到印制電路板設(shè)計(jì)工具，不過它們屬于少數(shù)，而且在提供ic和印制電路板兩類工具的制造商的展臺(tái)上處于次要地位。似乎ic設(shè)計(jì)方法和工具引導(dǎo)著eda的進(jìn)展，而印制電路板設(shè)計(jì)在產(chǎn)品的技術(shù)方案中雖是必不可少的，但卻是起著低級(jí)功能。

    對(duì)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一次更深入的考察表明，情況正好相反。ic設(shè)計(jì)師只是現(xiàn)在才開始嘗試結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、分層開發(fā)和dfm（可制造設(shè)計(jì)）三種方法，而印制電路板設(shè)計(jì)師采用這三種技術(shù)已經(jīng)有一段時(shí)間了。ic設(shè)計(jì)師僅僅是現(xiàn)在才開始試圖模仿印制電路板設(shè)計(jì)師多年來所做的事情。在設(shè)計(jì)一塊印制電路板時(shí)，工程師根據(jù)電氣和電子設(shè)計(jì)規(guī)則選擇經(jīng)過驗(yàn)證的功能模塊并將其連接起來。在使用分立元件時(shí)，設(shè)計(jì)師進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)，而制造問題和測試問題則始終是印制電路板設(shè)計(jì)師考慮的重點(diǎn)。

    在開發(fā)一塊印制電路板時(shí)，設(shè)計(jì)師通常遵循以下的四步流程：系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)驗(yàn)證、布局和制作數(shù)據(jù)生成（圖1）。其中每一步都可能涉及到許多工具和規(guī)則。特別是工程師不得不擴(kuò)大系統(tǒng)驗(yàn)證的范圍，將諸如信號(hào)完整性、高速設(shè)計(jì)、電源要求與分配以及射頻（rf）設(shè)計(jì)等問題包含在內(nèi)。另一個(gè)需要注意的方面是連接器和電纜的設(shè)計(jì)和布局，尤其在印制電路板是較大系統(tǒng)中的一個(gè)組件，而該系統(tǒng)要在沒有公共底板的各種印制電路板之間傳送數(shù)據(jù)時(shí)更是如此。

    圖1，設(shè)計(jì)師在開發(fā)印制電路板時(shí)遵循分層方法。

    系統(tǒng)設(shè)計(jì)涉及到繪制電路原理圖。原理圖不僅是印制電路板的邏輯表示，而且還在設(shè)計(jì)過程中演變成印制電路板技術(shù)規(guī)范。工程師利用計(jì)算機(jī)輔助的原理圖編輯器輸入設(shè)計(jì)的邏輯功能和連接性。他們還輸入許多封裝特性、指導(dǎo)布線程序的設(shè)計(jì)規(guī)則和指導(dǎo)分析引擎的電氣規(guī)則。設(shè)計(jì)輸入驅(qū)動(dòng)所有其它應(yīng)用程序。

    系統(tǒng)驗(yàn)證使工程師能夠驗(yàn)證封裝和印制線兩者的功能、連接性和物理特性的選擇是否滿足技術(shù)規(guī)范。根據(jù)所要解決的問題，設(shè)計(jì)師在驗(yàn)證中使用多種工具。一般而言，工程師需要驗(yàn)證時(shí)序、信號(hào)完整性、電磁干擾、電源以及發(fā)熱等問題（圖2）。在布局期間，工程師放置并連接他們?cè)谠韴D中示出的封裝和器件。完成這項(xiàng)任務(wù)的主要工具是以全自動(dòng)模式或交互模式工作的布線程序。通常情況下，設(shè)計(jì)師利用一個(gè)交互式布線程序來人工完成最關(guān)鍵的布局與連接功能。他們一旦完成并驗(yàn)證了這部分設(shè)計(jì)，自動(dòng)布線程序就可以處理剩下的布局布線功能。由于布線程序無法全部完成電路板布局，某些設(shè)計(jì)需要最終的交互式對(duì)話。交互式布局布線是一個(gè)嚴(yán)格而又乏味的過程。成品的質(zhì)量常常是進(jìn)行布局的工程師經(jīng)驗(yàn)的直接結(jié)果。工程師一旦完成了電路板設(shè)計(jì)，就必須給出制造所需的各種文件和文檔。很多印制電路板制造商都提供按所需格式輸出信息的工具。

    圖2，大多數(shù)印制電路板設(shè)計(jì)師必須處理5個(gè)主要的系統(tǒng)驗(yàn)證領(lǐng)域。

    可用的eda工具

    通過一系列公司的合并和收購，針對(duì)印制電路板應(yīng)用的eda市場在過去幾年中已經(jīng)成熟。cadence公司和mentor graphics公司分別收購了歷史悠久的orcad公司和pads公司。這些收購行動(dòng)使得cadence公司和mentor公司能夠采取雙重定價(jià)結(jié)構(gòu)來擴(kuò)大其市場影響，并為其客戶提供選擇范圍更寬的產(chǎn)品。這兩家公司的年收入占印制電路板市場年收入的75%左右。zuken公司和electronics workbench公司在該市場的幾個(gè)領(lǐng)域中占有很大的份額，并在力爭奪取印制電路板收入第三的位置。

    系統(tǒng)驗(yàn)證重要性的不斷