面對高速高密度pcb設計的挑戰(zhàn)，設計者需要改變的不僅僅是工具，還有設計的方法、理念和流程。

    隨著電子產(chǎn)品功能的日益復雜和性能的提高，印刷電路板的密度和其相關器件的頻率都不斷攀升，工程師面臨的高速高密度pcb設計所帶來的各種挑戰(zhàn)也不斷增加。除大家熟知的信號完整性（si）問題，cadence公司高速系統(tǒng)技術中心高級經(jīng)理陳蘭兵認為，高速pcb技術的下一個熱點應該是電源完整性（pi）、emc/emi以及熱分析。

    而隨著競爭的日益加劇，廠商面臨的產(chǎn)品面世時間的壓力也越來越大，如何利用先進的eda工具以及最優(yōu)化的方法和流程，高質量、高效率的完成設計，已經(jīng)成為系統(tǒng)廠商和設計工程師不得不面對的問題。

    熱點：從信號完整性向電源完整性轉移

    談到高速設計，人們首先想到的就是信號完整性問題。信號完整性主要是指信號在信號線上傳輸?shù)馁|量，當電路中信號能以要求的時序、持續(xù)時間和電壓幅度到達接收芯片管腳時，該電路就有很好的信號完整性。當信號不能正常響應或者信號質量不能使系統(tǒng)長期穩(wěn)定工作時，就出現(xiàn)了信號完整性問題，信號完整性主要表現(xiàn)在延遲、反射、串擾、時序、振蕩等幾個方面。一般認為，當系統(tǒng)工作在50mhz時，就會產(chǎn)生信號完整性問題，而隨著系統(tǒng)和器件頻率的不斷攀升，信號完整性的問題也就愈發(fā)突出。元器件和pcb板的參數(shù)、元器件在pcb板上的布局、高速信號的布線等這些問題都會引起信號完整性問題，導致系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，甚至完全不能正常工作。

    信號完整性技術經(jīng)過幾十年的發(fā)展，其理論和分析方法都已經(jīng)較為成熟。對于信號完整性問題，陳蘭兵認為，信號完整性不是某個人的問題，它涉及到設計鏈的每一個環(huán)節(jié)，不但系統(tǒng)設計工程師、硬件工程師、pcb工程師要考慮，甚至在制造時也不能忽視。解決信號完整性問題，必須借助先進的仿真工具，如cadence的specctraquest就是不錯的仿真工具，利用它可以在設計前期進行建模、仿真，從而形成約束規(guī)則指導后期的布局布線，提高設計效率。隨著cadence 在今年6月推出的專門針對千兆赫信號的仿真器mgh——它是業(yè)界首個可以在幾秒之內完成數(shù)萬bit千兆赫信號的仿真器——信號完整性技術更臻完善。

    相對于信號完整性，電源完整性是一種較新的技術，它被認為是高速高密度pcb設計目前最大的挑戰(zhàn)之一。電源完整性是指在高速系統(tǒng)中，電源傳輸系統(tǒng)（pds power deliver system）在不同頻率上，阻抗特性不同，使pcb板上電源層與地層間的電壓在電路板的各處不盡相同，從而造成供電不連續(xù)，產(chǎn)生電源噪聲，使芯片不能正常工作；同時由于高頻輻射，電源完整性問題還會帶來emc/emi問題。如果不能很好地解決電源完整性問題，會嚴重影響系統(tǒng)的正常工作。

    通常，電源完整性問題主要通過兩個途徑來解決：優(yōu)化電路板的疊層設計及布局布線，以及增加退耦電容。退耦電容在系統(tǒng)頻率小于300 ~ 400mhz時，可以起到抑止頻率、濾波和阻抗控制的作用，在恰當?shù)奈恢梅胖煤线m的退耦電容有助于減小系統(tǒng)電源完整性的問題。但是當系統(tǒng)頻率更高時，退耦電容的作用很小。在這種情況下，只有通過優(yōu)化電路板的層間距設計以及布局布線或者其他的降低電源、地噪聲的方法（如適當匹配降低電源傳輸系統(tǒng)的反射問題）等來解決電源完整性問題，同時抑止emc/emi。

    對于信號完整性和電源完整性之間的關系，陳蘭兵認為：“信號完整性是時域的概念，比較好理解，而電源完整性卻是頻域的概念，難度比信號完整性大，但在某些方面和信號完整性又有相通之處。電源完整性對工程師的技能要求更高，對于高速設計而言，是一個新的挑戰(zhàn)。它不但涉及到板級，同時涉及到芯片和封裝級。建議從事高速電路板設計的工程師在解決了信號完整性的基礎上再做電源完整性�！睋�(jù)介紹，cadence的電源完整性工具pi已推向市場，并已成功運用到很多客戶的設計中。

    通過仿真 “軟”化你的設計

    仿真是對把各方面問題都考慮進去的虛擬原型的測試。由于設計越來越復雜，工程師不可能把每一種方案都拿來實施，此時只能借助先進的仿真代替試驗進行判斷。

    今天的系統(tǒng)設計，除了面臨高速高密度電路板所帶來的挑戰(zhàn)外，產(chǎn)品快速面世的壓力更是使仿真成為系統(tǒng)設計必不可少的手段。設計者希望利用先進的仿真工具，在設計階段即找出問題，從而高效率、高質量地完成系統(tǒng)設計。

    傳統(tǒng)的電路板設計