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Nuova tecnologia di progettazione integrata della scheda PCB del sistema
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Nuova tecnologia di progettazione integrata della scheda PCB del sistema

2022-07-29
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Author:pcb

La maggior parte degli attuali sistemi elettronici Scheda PCB i progetti sono progetti integrati a livello di sistema, e l'intero progetto comprende sia la progettazione hardware che lo sviluppo software. Questa caratteristica tecnica presenta nuove sfide agli ingegneri elettronici. Primo, come dividere ragionevolmente le funzioni software e hardware del sistema nella fase iniziale di progettazione per formare un quadro di struttura funzionale efficace per evitare processi di ciclo ridondanti; secondo, come progettare ad alte prestazioni e ad alta affidabilità Scheda PCBs in breve tempo. Perché lo sviluppo del software dipende in gran parte dalla realizzazione di hardware, il ciclo di progettazione può essere abbreviato più efficacemente solo se la progettazione dell'intera macchina è passata. Questo articolo discute le nuove caratteristiche e le nuove strategie della progettazione a livello di scheda di sistema sotto il nuovo background tecnico. Come tutti sappiamo, lo sviluppo della tecnologia elettronica cambia ogni giorno che passa, e la radice di questo cambiamento è dovuta principalmente all'avanzamento della tecnologia dei chip. Il processo a semiconduttore si sta avvicinando al limite fisico ed ora ha raggiunto il livello profondo di sub-micron, e circuiti su larga scala sono diventati il mainstream dello sviluppo di chip. E questo cambiamento di processo e scala ha portato molte nuove strozzature di progettazione elettronica in tutta l'industria elettronica. Anche il design a livello di bordo è stato notevolmente influenzato. Un cambiamento evidente è che i tipi di pacchetti chip sono estremamente ricchi; in secondo luogo, Imballaggi in piombo ad alta densità e imballaggi miniaturizzati sono diventati una moda, al fine di ottenere la miniaturizzazione dell'intero prodotto, come Ampia applicazione della tecnologia MCM. Inoltre, Il miglioramento della frequenza operativa del chip consente di aumentare la frequenza operativa del sistema. E questi cambiamenti portano inevitabilmente molti problemi e sfide alla progettazione a livello di board. Primo, a causa dei crescenti limiti fisici dei pin ad alta densità e delle dimensioni dei pin, con bassi tassi di instradamento; secondo, a causa dell'aumento della frequenza di clock del sistema, tempistica, problemi di integrità del segnale; Complesso completo, Design ad alte prestazioni con strumenti migliori.

Scheda PCB

La progettazione di circuiti digitali ad alta velocità (cioè, alte frequenze di clock e bordi veloci) è diventata mainstream. La miniaturizzazione del prodotto e le alte prestazioni devono affrontare il problema degli effetti di distribuzione causati da tecniche di progettazione a segnale misto (cioè, progettazione digitale, analogica e RF mista) sulla stessa scheda. L'aumento della difficoltà di progettazione rende il processo di progettazione tradizionale e il metodo di progettazione, così come gli strumenti CAD sul PC difficili da affrontare le attuali sfide tecniche. Pertanto, il trasferimento della piattaforma software EDA da UNIX alla piattaforma NT è diventato un trend riconosciuto dal settore. In generale, quando il ritardo di interconnessione del segnale è superiore al 20% del tempo di soglia di capovolgimento del segnale di bordo, il cavo di segnale sulla scheda mostrerà l'effetto della linea di trasmissione, cioè, la connessione non è più una prestazione pura del cavo che mostra parametri grumi. Invece, mostra effetti di parametro distribuiti e questo design è un design ad alta velocità. Nella progettazione di sistemi digitali ad alta velocità, i progettisti devono affrontare false inversioni e distorsioni del segnale causate da parassiti, cioè problemi di temporizzazione e integrità del segnale. Allo stato attuale, questo è anche un problema di collo di bottiglia che i progettisti di circuiti ad alta velocità devono risolvere. Possiamo trovare che nella progettazione tradizionale del circuito ad alta velocità, l'impostazione delle regole elettriche e l'impostazione fisica delle regole sono separati. Questo comporta il seguente inconveniente: gli ingegneri devono spendere molto sforzo nella fase iniziale di progettazione per eseguire analisi complete front-end (cioè, configurazione logica-implementazione fisica) per pianificare una strategia di routing fisico che soddisfi i requisiti elettrici. L'effetto ad alta velocità è un soggetto complesso e l'effetto desiderato non può essere ottenuto semplicemente controllando la lunghezza del cablaggio e le linee parallele. Il designer è destinato ad affrontare un tale dilemma. Le regole fisiche con componenti falsi non sono applicabili nel cablaggio reale, e deve modificare le regole ripetutamente per renderle avere valore pratico. Quando il routing è completo, può essere analizzato con strumenti di post-verifica. Ma se si riscontrano problemi, gli ingegneri devono tornare alla progettazione e apportare modifiche strutturali o di regola. Si tratta di un processo ciclico ridondante. Influirà inevitabilmente sul tempo di commercializzazione del prodotto. Quando ci sono solo poche o decine di reti metalliche critiche nella progettazione, il metodo fisico guidato dalle regole può completare bene il compito di progettazione; Ma quando ci sono centinaia o addirittura migliaia di reti metalliche nel progetto, il metodo fisico guidato dalle regole è fondamentale. Non è all'altezza del compito di progettazione. Lo sviluppo della tecnologia elettronica richiede l'emergere di nuovi metodi e nuovi strumenti per risolvere i problemi di strozzatura incontrati dalla progettazione. Al fine di risolvere il difetto della progettazione ad alta velocità guidata da regole fisiche, una persona di conoscenza del settore impegnata nella ricerca e sviluppo di strumenti EDA ad alta velocità di progettazione di circuiti digitali ha proposto il concetto di layout fisico basato su regole elettriche in tempo reale tre anni fa. Sono state realizzate riforme.


La sintesi di interconnessione è un termine tipico per un metodo elettrico basato sulle regole in tempo reale, cioè, nel processo di layout fisico e routing, il sintetizzatore di interconnessione conduce l'analisi in tempo reale secondo i vincoli delle regole elettriche, estrae una strategia di routing che soddisfa i requisiti del progettista e fa passare il progetto. Questo approccio elimina fondamentalmente le insidie dell'approccio basato sulle regole fisiche integrando requisiti elettrici e implementazioni fisiche attraverso sintesi interconnessa. Limiti di rumore in ingresso e regole di vincolo temporale nello strumento; controllo della temporizzazione del layout per soddisfare i vincoli di temporizzazione; effettuare pre-ottimizzazione dell'integrità del segnale; sintesi a livello di bordo per garantire che le reti critiche soddisfino i requisiti elettrici; completare l'instradamento delle reti comuni; ottimizzazione. Attraverso il metodo guidato dalle regole elettriche, è possibile valutare efficacemente la qualità prima di progettare il layout, rilevare la distorsione del segnale e determinare la topologia netta corrispondente e il valore appropriato della struttura e della resistenza del terminale corrispondente. Dopo aver completato il layout e il routing, è possibile eseguire la post-verifica e la forma d'onda può essere rilevata visivamente con un oscilloscopio software. Per i problemi di temporizzazione e distorsione riscontrati in questo momento, la funzione di ottimizzazione della sintesi del routing può essere utilizzata per risolverli.


Soluzioni per la progettazione di segnali misti


progettazione seriale tradizionale

Cioè dopo che l'ingegnere elettronico completa tutta la progettazione del circuito front-end, viene consegnato al progettista fisico a livello di scheda per completare l'implementazione back-end. Il ciclo di progettazione è la somma di progettazione del circuito e tempo di progettazione a livello di scheda. Dopo che il nuovo design parallelo della miniaturizzazione è diventato l'idea di progettazione principale e la tecnologia ibrida è stata ampiamente adottata, il metodo di progettazione seriale è stato un po 'obsoleto. Dobbiamo innovare nei metodi di progettazione e utilizzare potenti strumenti EDA per assistere i progettisti nella progettazione, al fine di soddisfare le esigenze del mercato tempestivo. Come tutti sappiamo, è impossibile per ognuno di noi essere in tutti i campi, ed è impossibile completare tutto il lavoro rapidamente in un breve periodo di tempo. Il concetto del gruppo di progettazione è stato proposto in questo contesto ed è stato ampiamente utilizzato. Molte aziende attualmente adottano un approccio del team di progettazione allo sviluppo collaborativo dei prodotti. Cioè, a seconda della complessità del design e della differenza dei moduli funzionali, l'intero design è diviso in diversi blocchi funzionali BLOCK e diversi sviluppatori di progettazione eseguono il design del circuito logico e della scheda PCB in parallelo; poi al livello superiore del progetto, i risultati finali di ogni blocco BLOCK, Transfer in modo da "dispositivo" per sintetizzare un intero disegno di scheda. Questo approccio è chiamato riutilizzo della progettazione della scheda PCB. Attraverso questo metodo, non è difficile vedere che può ridurre notevolmente il ciclo di progettazione e il tempo di progettazione è solo la somma del tempo di progettazione del blocco BLOCK che richiede molto tempo e il tempo dell'elaborazione della connessione dell'interfaccia back-end.


Tecnologia derivata

Al fine di soddisfare le esigenze degli utenti a diversi livelli, I produttori che si concentrano su prodotti civili spesso hanno bisogno di sviluppare prodotti con funzioni e gradi diversi per occupare il mercato. Nel passato, per lo sviluppo di prodotti con funzioni diverse, Abbiamo spesso utilizzato diversi processi di progettazione per implementarli separatamente, che è, utilizzando diversi dati di progettazione per produrre schede con diverse funzioni per implementare i prodotti. Lo svantaggio è che il costo aumenta e il ciclo di progettazione è prolungato, e allo stesso tempo, il fattore artificiale inaffidabile del prodotto è aumentato. Molti produttori utilizzano ora la tecnologia di derivazione per risolvere i problemi di cui sopra, che è, utilizzare gli stessi dati di processo di progettazione per ricavare prodotti di serie funzionali diverse, in modo da ridurre i costi e migliorare la qualità Scheda PCB.