2019年全年，智能手機上市新機型424款。每年數(shù)百款手機推陳出新，手機廠商如何才能脫穎而出，先人一步？事實證明，從PCB設(shè)計源頭就做好把控是重要且關(guān)鍵的一環(huán)。

PCB板是電子產(chǎn)品的基礎(chǔ)組件，其質(zhì)量好壞直接關(guān)系到電子產(chǎn)品的功能和壽命。近兩年，PCB市場重點已從計算機、通信領(lǐng)域轉(zhuǎn)向智能手機、平板電腦類移動終端。與此同時，電子產(chǎn)品包括智能手機也日益朝著智能化、輕薄化、精密化方向發(fā)展。隨著系統(tǒng)復(fù)雜性的與日俱增，將給PCB設(shè)計人員帶來更大的設(shè)計難度，他們也將很難在設(shè)計開發(fā)早期階段就發(fā)現(xiàn)問題。

設(shè)計前的可行性分析

據(jù)了解，針對PCB不同的板型和IC平臺方案，同一款手機或同時有幾個團隊在進行幾套不同的PCB設(shè)計方案，在存在多種PCB方案都需要評估時，前期的可行性分析（布局及布線通道評估）將依賴資深工程師花費大量的時間。

此外，當(dāng)前一款電子產(chǎn)品的研發(fā)，PCB板尺寸越來越小，器件數(shù)量顯著增加，同樣為PCB設(shè)計帶來了不小的困擾。在100%布通率的前提下，還要兼顧信號質(zhì)量和可制造性等多方面的因素。在保證質(zhì)量的前提下，同時又要追求更高的性價比，這就給項目增加了更大的難度。這些問題都將就導(dǎo)致在整個產(chǎn)品研發(fā)周期內(nèi)，前期評估時間占據(jù)了很大的比例。

而傳統(tǒng)的評估方式有兩種：一是根據(jù)經(jīng)驗判斷，其缺點是評估結(jié)果不夠準(zhǔn)確；二是根據(jù)實際的布局布線來評估，此方式評估結(jié)果精準(zhǔn)，但耗時過長。另外，上述兩種方式均面臨著評估無法協(xié)同進行、評估結(jié)果很難被復(fù)用的缺點。

如何快速精準(zhǔn)地進行前期的評估，得到可行性的設(shè)計方案，是加速產(chǎn)品上市的重要之舉。為此，Mentor帶來了基于Xpedition的高效布局平臺。借助該平臺，在滿足精準(zhǔn)評估的同時還能節(jié)省時間，評估結(jié)果還可以被后面的設(shè)計團隊直接復(fù)用，加速產(chǎn)品設(shè)計。實驗證明，傳統(tǒng)評估方式需要兩到三周時間，而采用Mentor的評估方案，時間將縮短在一周之內(nèi)，相當(dāng)于為客戶節(jié)省了三分之二的時間。

為何Mentor的平臺能獨具優(yōu)勢？一方面，當(dāng)前主流的手機芯片廠商大多是基于Mentor的Xpedition平臺進行開發(fā)，由此，當(dāng)他們的產(chǎn)品交給下游手機廠商后，若后者同樣采用Mentor平臺，就可直接復(fù)用參考設(shè)計，并做精準(zhǔn)的評估。另一方面，Xpedition平臺上的工具眾多、功能健全，得以加速評估，提高效率。

據(jù)了解，目前主流的手機廠商基本都采用了Mentor的平臺方案進行手機設(shè)計的前期評估。

布線后的仿真優(yōu)化

隨著PCB 高速信號設(shè)計越發(fā)普遍，電子電路的設(shè)計越發(fā)面臨信號完整性、電源完整性、熱、電磁兼容等問題挑戰(zhàn)。因此，在經(jīng)過前期的可行性分析，并完成PCB板的布線后，還需要對PCB板進行仿真驗證。在設(shè)計中引入仿真驗證手段，將大大提升產(chǎn)品開發(fā)效率、設(shè)計正確性。

在這其中，電源完整性仿真是主要的挑戰(zhàn)之一。電源完整性設(shè)計的水平直接影響著系統(tǒng)的性能，如整機可靠性，信噪比與誤碼率，及EMI/EMC等重要指標(biāo)。隨著電路信號邊沿速率上升、大量I/O同時切換、低功耗設(shè)計等變化到來，電源傳輸問題日益重要。就以智能手機為例，其PCB板的電源仿真面臨著幾大痛點：手機設(shè)計中的Power Domain分組往往非常復(fù)雜，為了進行電源完整性仿真，工程師往往需要花費非常多的時間在繁瑣的端口設(shè)定上，使得仿真過程花費大量時間，還將導(dǎo)致工程師沒有時間做去耦電容的優(yōu)化。

為此，Mentor帶來自動化的電源優(yōu)化方案。傳統(tǒng)的方法需要大量時間編輯端口，采用Mentor自動化設(shè)定端口方案，客戶可根據(jù) Power Domain信息，自動創(chuàng)建需要的端口，可以大大縮短端口編輯時間。實驗證明，采用此方案，端口建立所需時間可從2天降低至十分鐘，而在設(shè)計出現(xiàn)改動后也無需花費大量時間重新編輯端口。另外， Mentor還提供了自動去耦方案優(yōu)化方案，HyperLynx 軟件平臺可自動識別去耦電容的端口模式，通過調(diào)用 PDN優(yōu)化器，使用優(yōu)化算法進行自動優(yōu)化，做到同時減少電容種類和數(shù)量。

與此同時，去耦方案的常規(guī)檢查、去耦設(shè)計的前期評估、EMI相關(guān)的電源平面檢查等難題統(tǒng)統(tǒng)可通過Mentor方案迎刃而解。

重要的軟件工具

優(yōu)異的評估和仿真方案的實現(xiàn)離不開重要軟件平臺的支撐，上述方案主要涉及到Mentor的Xpedition、HyperLynx PI、HyperLynx DRC等軟件平臺。

Xpedition是一個企業(yè)級解決方案，具有完整的設(shè)計流程，包括元器件庫設(shè)計與管理、原理圖設(shè)計、PCB設(shè)計、生產(chǎn)數(shù)據(jù)的處理、SI/PI仿真、EMC/EMI分析、熱分析及數(shù)?；旌戏抡娴取Ｅc同類產(chǎn)品相比，強大的流程管理和數(shù)據(jù)管理、并行設(shè)計，協(xié)同設(shè)計，集成式驗證等優(yōu)勢是Xpedition獨有的標(biāo)簽。

而面向PCB設(shè)計人員的新Xpedition平臺，為設(shè)計師提供了用于復(fù)雜PCB物理設(shè)計、分析和加工一整套可伸縮的工具，它將交互設(shè)計和自動布線有機地整合到一個設(shè)計環(huán)境中。設(shè)計師可以定義所有設(shè)計規(guī)則，包括高速布線約束，創(chuàng)建板型，布局，交互布線和自動布線等，直到加工文件生成。采用Xpedition平臺實現(xiàn)了設(shè)計流程中的驗證，從而使部署更加簡單，加快實現(xiàn)結(jié)果的速度，并使客戶能夠最大化投資回報。

HyperLynx是Mentor公司的電子電路仿真驗證系列工具，提供了完整的仿真分析功能，包括電氣設(shè)計規(guī)則檢查（DRC/ERC）、信號完整性（SI）、電源完整性（PI）、板級熱分析、3D電磁場建模分析等。這一套完整的分析和驗證軟件，可以在PCB設(shè)計流程中隨時滿足工程師的需求。通過與設(shè)計流程的緊密集成，HyperLynx使PCB工程師能夠有效地分析，解決和驗證設(shè)計的關(guān)鍵需求，以避免代價高昂的重復(fù)性設(shè)計，加快上市時間和降低成本。

其中，HyperLynx DRC是一個強大、快速、可全面自定義的設(shè)計規(guī)則檢查工具。它可以對不易仿真的復(fù)雜設(shè)計規(guī)則進行驗證，例如EMI/EMC 規(guī)則。

HyperLynx PI是Mentor針對日益顯著的電源完整性（PI）問題推出的分析工具。其界面友好，易學(xué)易用，可以快速得到仿真結(jié)果。HyperLynx PI能夠識別潛在的直流電源分配問題、優(yōu)化PDN電源分配網(wǎng)絡(luò)等。

據(jù)了解，93%的HyperLynx客戶認為采用HyperLynx進行虛擬原型制作可以通過最大程度地減少重復(fù)設(shè)計并消除物理原型來降低成本和設(shè)計時間。

如果說此前工程師還苦于沒有找到合適且優(yōu)異的前期評估和仿真驗證方案，現(xiàn)在機會來了，Mentor不僅帶來了方案，還為此進行了專題研討會。