Leiterplatte Blog - Neue Technologie des integrierten Systems PCB Board Design

Die meisten der derzeitigen elektronischen Leiterplatte Entwürfe sind integrierte Entwürfe auf Systemebene, und das gesamte Projekt umfasst sowohl Hardware-Design als auch Software-Entwicklung. Dieses technische Merkmal stellt Elektroniker vor neue Herausforderungen. Erstens, wie die Systemsoftware- und Hardwarefunktionen in der frühen Entwurfsphase vernünftig aufgeteilt werden können, um ein effektives Funktionsstrukturgerüst zu bilden, um redundante Zyklusprozesse zu vermeiden; zweite, Wie man Hochleistungs- und Verlässlichkeitslösungen konstruiert Leiterplattes in kurzer Zeit. Denn die Entwicklung von Software ist weitgehend von der Realisierung von Hardware abhängig, Der Konstruktionszyklus kann nur dann effektiver verkürzt werden, wenn der Entwurf der gesamten Maschine übergeben wird. Dieser Beitrag diskutiert die neuen Features und neuen Strategien des Systems Board-Level Designs unter dem neuen technischen Hintergrund. Wie wir alle wissen, Die Entwicklung der elektronischen Technologie verändert sich mit jedem Tag, und die Wurzel dieser Veränderung ist hauptsächlich auf die Weiterentwicklung der Chiptechnologie zurückzuführen. Der Halbleiterprozess nähert sich der physikalischen Grenze und hat nun den tiefen Submikrometerpegel erreicht, und ultragroße Schaltkreise sind zum Mainstream der Chipentwicklung geworden. Und dieser Prozess- und Skalenwechsel hat viele neue elektronische Design-Engpässe in der Elektronikindustrie gebracht. Das Design auf Platinenebene wurde ebenfalls stark beeinflusst. Eine offensichtliche Änderung ist, dass die Arten von Chippaketen extrem reich sind; zweitens, Bleiverpackungen mit hoher Dichte und miniaturisierte Verpackungen sind zur Mode geworden, um die Miniaturisierung des gesamten Produkts zu erreichen, Wie breite Anwendung der MCM-Technologie. Darüber hinaus, Die Verbesserung der Betriebsfrequenz des Chips ermöglicht es, die Betriebsfrequenz des Systems zu erhöhen. Und diese Veränderungen bringen unweigerlich viele Probleme und Herausforderungen für das Board-Level-Design mit sich. Erstens, aufgrund der zunehmenden physikalischen Grenzen von hochdichten Stiften und Stiftgrößen, niedrige Routingraten zur Folge haben; zweite, aufgrund der Zunahme der Systemtaktfrequenz, Timing, Probleme mit der Signalintegrität; Kompletter Komplex, Hochleistungskonstruktionen mit besseren Werkzeugen.

Das Design von digitalen Hochgeschwindigkeitsschaltungen (dh hohe Taktfrequenzen und schnelle Kanten) ist Mainstream geworden. Produktminiaturisierung und hohe Leistung müssen mit dem Problem der Verteilungseffekte konfrontiert werden, die durch Mixed-Signal-Designtechniken (d.h. digitales, analoges und HF-Mixed-Design) auf derselben Platine verursacht werden. Die Zunahme der Konstruktionsschwierigkeit macht den traditionellen Konstruktionsprozess und die Konstruktionsmethode sowie die CAD-Tools am PC schwierig, den aktuellen technischen Herausforderungen gerecht zu werden. Daher ist der Transfer der EDA Software Tool Plattform von UNIX auf die NT Plattform zu einem von der Industrie anerkannten Trend geworden. Im Allgemeinen, wenn die Verbindungsverzögerung des Signals größer als 20% der Randsignalschwellzeit ist, zeigt der Signaldraht auf der Platine den Übertragungsleitungseffekt an, das heißt, die Verbindung ist keine reine Drahtleistung mehr, die Lumpenparameter anzeigt. Stattdessen zeigt es verteilte Parametereffekte, und dieses Design ist ein Hochgeschwindigkeitsdesign. Beim Entwurf digitaler Hochgeschwindigkeitssysteme müssen Designer falsche Inversionen und Signalverzerrungen angehen, die durch Parasiten verursacht werden, d.h. Timing- und Signalintegritätsprobleme. Gegenwärtig ist dies auch ein Engpass-Problem, das Hochgeschwindigkeits-Schaltungsdesigner lösen müssen. Wir können feststellen, dass im traditionellen High-Speed-Schaltungsdesign elektrische Regeleinstellung und physikalische Regeleinstellung getrennt sind. Dies bringt folgenden Nachteil mit sich: Ingenieure müssen in der frühen Designphase viel Aufwand aufwenden, um eine umfassende Front-End-Analyse (d.h. Logik Setup-physische Implementierung) durchzuführen, um eine physische Routing-Strategie zu planen, die elektrische Anforderungen erfüllt. Der Hochgeschwindigkeitseffekt ist ein komplexes Thema, und der gewünschte Effekt kann nicht einfach durch die Steuerung der Verdrahtungslänge und paralleler Leitungen erreicht werden. Der Designer steht mit einem solchen Dilemma konfrontiert. Die physikalischen Regeln mit falschen Komponenten sind in der eigentlichen Verkabelung nicht anwendbar, und er muss die Regeln wiederholt ändern, damit sie praktischen Wert haben. Wenn das Routing abgeschlossen ist, kann es mit Post-Verification Tools analysiert werden. Aber wenn Probleme gefunden werden, müssen Ingenieure zurück zum Design gehen und strukturelle oder regelmäßige Anpassungen vornehmen. Dies ist ein zyklischer redundanter Prozess. Es wird unweigerlich die Zeit bis zur Vermarktung des Produkts beeinflussen. Wenn es nur wenige oder Dutzende kritischer Drahtnetze im Entwurf gibt, kann die physikalische regelgesteuerte Methode die Konstruktionsaufgabe gut abschließen; Aber wenn es Hunderte oder sogar Tausende von Drahtnetzen in der Konstruktion gibt, ist die physikalische regelgesteuerte Methode grundlegend. Nicht der Designaufgabe gewachsen. Die Entwicklung der elektronischen Technologie erfordert die Entstehung neuer Methoden und neuer Werkzeuge, um die Engpässe des Designs zu lösen. Um den Fehler des Hochgeschwindigkeitsdesigns zu lösen, der durch physikalische Regeln angetrieben wird, schlug eine Person mit Einsicht in die Industrie vor drei Jahren das Konzept des elektrischen regelgesteuerten physikalischen Layouts in Echtzeit vor. Reformen wurden durchgeführt.

Interconnection Synthese ist ein typischer Begriff für eine elektrische regelgesteuerte Echtzeitmethode, d.h. während des physikalischen Layouts und Routings führt der Interconnection Synthesizer Analysen in Echtzeit gemäß den elektrischen Regelbeschränkungen durch, extrahiert eine Routing-Strategie, die die Anforderungen des Designers erfüllt, und lässt den Entwurf bestehen. Dieser Ansatz beseitigt grundlegend die Fallstricke des regelgesteuerten physikalischen Ansatzes, indem elektrische Anforderungen und physikalische Implementierungen durch vernetzte Synthese integriert werden. Eingabegeräuschbeschränkungen und Zeitbegrenzungsregeln im Tool; Steuerung des Layouts zur Einhaltung der zeitlichen Einschränkungen; Voroptimierung der Signalintegrität; Synthese auf Leiterplattenebene, um sicherzustellen, dass kritische Netze elektrische Anforderungen erfüllen; die Verlegung gemeinsamer Netze abzuschließen; Optimierung. Durch die von den elektrischen Regeln angetriebene Methode ist es möglich, die Qualität vor dem Entwurf des Layouts effektiv zu bewerten, die Signalverzerrung zu erkennen und die passende Netztopologie und die geeignete Klemmenabgleichungsstruktur und den Widerstandswert zu bestimmen. Nach Abschluss des Layouts und Routings kann eine Nachprüfung durchgeführt werden und die Wellenform kann mit einem Software-Oszilloskop visuell erkannt werden. Für die zu diesem Zeitpunkt gefundenen Timing- und Verzerrungsprobleme kann die Routing Synthese Optimierungsfunktion verwendet werden, um sie zu lösen.

Lösungen für Mixed-Signal-Design

traditionelles Seriendesign

Das heißt, nachdem der Elektroniker das gesamte Front-End-Schaltungsdesign abgeschlossen hat, wird es dem physischen Board-Level-Designer übergeben, um die Back-End-Implementierung abzuschließen. Der Entwurfszyklus ist die Summe des Schaltungsdesigns und der Entwurfszeit auf Platinenebene. Nachdem das neuartige parallele Design der Miniaturisierung zur Mainstream-Designidee wurde und die Hybridtechnologie weit verbreitet wurde, war die serielle Designmethode etwas veraltet. Wir müssen innovative Designmethoden entwickeln und leistungsfähige EDA-Tools verwenden, um Designer bei der Gestaltung zu unterstützen, um die Anforderungen des zeitgemäßen Marktes zu erfüllen. Wie wir alle wissen, ist es unmöglich für jeden von uns, in allen Bereichen zu sein, und es ist unmöglich, alle Arbeiten schnell in kurzer Zeit abzuschließen. Das Konzept der Designgruppe wurde in diesem Zusammenhang vorgeschlagen und fand breite Anwendung. Viele Unternehmen verfolgen derzeit einen Design-Team-Ansatz zur kollaborativen Produktentwicklung. Das heißt, je nach Komplexität des Designs und dem Unterschied der Funktionsmodule ist das gesamte Design in verschiedene funktionale BLOCK-Blöcke unterteilt, und verschiedene Designentwickler führen die Logikschaltung und das PCB-Board-Design parallel durch; Dann auf der obersten Ebene des Designs, die endgültigen Entwurfsergebnisse jedes BLOCK Blocks, Transfer in der Weise von "Gerät", um ein ganzes Board Design zu synthetisieren. Dieser Ansatz wird als Wiederverwendung des Leiterplattendesigns bezeichnet. Durch diese Methode ist es nicht schwer zu sehen, dass es den Entwurfszyklus erheblich verkürzen kann, und die Entwurfszeit ist nur die Summe der Entwurfszeit des BLOCK-Blocks, der viel Zeit in Anspruch nimmt, und der Zeit der Verarbeitung der Back-End-Schnittstellenverbindung.

Derivate Technologie

Um den Bedürfnissen der Nutzer auf verschiedenen Ebenen gerecht zu werden, Hersteller, die sich auf zivile Produkte konzentrieren, müssen häufig Produkte mit verschiedenen Funktionen und Qualitäten entwickeln, um den Markt zu besetzen. In der Vergangenheit, für Produktentwicklung mit unterschiedlichen Funktionen, Wir haben oft verschiedene Designprozesse verwendet, um diese separat umzusetzen, das ist, Verwendung unterschiedlicher Konstruktionsdaten zur Herstellung von Leiterplatten mit verschiedenen Funktionen zur Implementierung von Produkten. Der Nachteil ist, dass die Kosten steigen und der Konstruktionszyklus verlängert wird, und gleichzeitig, der künstliche unzuverlässige Faktor des Produkts erhöht wird. Viele Hersteller verwenden jetzt Ableitungstechnologie, um die oben genannten Probleme zu lösen, das ist, Verwenden Sie dieselben Konstruktionsprozessdaten, um Produkte unterschiedlicher Funktionsreihen abzuleiten, um Kosten zu senken und die Qualität der Leiterplatte.