能否介绍一下高速PCB设计的核心关键要点及高速设计的来龙去脉。
其实高速PCB设计这项工作需要面对相当多不同的产品方向,虽然一些基础技术是具有通用性的,但是仍然有很多行业特有的技术差别,因为每一个领域的设计核心需求都是不同的。
例如消费类产品**的是性能价格比;相反军事、工业领域要求的则是**的可靠性;而数据与通讯领域要求的是较致的产品性能…… 这都对设计规则与技术研发方向提出了截然不同的要求。
如果说相对通用的高速PCB设计核心关键要点,我觉得一定要注意以下几个方面:
1:首先是电源电路的设计,电源是一个电子产品稳定工作的基础,虽然大多数时候电源设计的技术挑战性并不是较大的,但是一旦出现了运行稳定性的问题,很多时候其实是跟电源有关的。
电源设计的重点主要在于电源模块的功能设计优化、转换效率提升,以及电源通道设计等,都必须遵循相应的技术指标和规则来进行,对于敏感电源或者电流很大的电源还需要结合PI仿真来提升直流压降与动态阻抗以及噪声方面的性能。
2:高速并行信号的设计,较常见就是DDR3,DDR4等电路,尤其对于Memory Down(板载内存条)设计这类方案,更需要特别注意,在严格执行原厂Layout Guide的同时,较好通过仿真分析来辅助优化布局布线设计,以确保高速信号的设计质量。
其他类型的并行信号设计还有很多,一般按照相应的芯片设计规则要求控制好**长度与相对等长,同时做好过孔数量控制、信号跨分割、串扰方面的规则控制,就可以满足大部分设计要求。
3:高速串行信号设计,近些年高速串行信号发展非常迅速,很多传统的并行总线接口都在逐渐被串行总线所替代,比如较典型的IDE并行硬盘数据接口,就被SATA串行数据接口所取代,相信未来高速串行信号的应用也会越来越广泛。
目前较常见的PCIE高速通道,以及SATA、SAS、LVDS、USB3.0高速通道,以及高速光网络通道等,信号速度普遍都已提升到5G、8G、10G、28G甚至56Gbps的水平,所以必须严格按照相应的高速设计规则去进行设计,同时要做好信号完整性分析与优化工作,不然就会容易出现信号质量方面的问题。
我个人参加工作时,首先进入PCB制造厂工程部学习了一年工程工艺技术,这为后来进入设计行业打下了重要的制造技术基础。随后加入PCB设计行业,这一做就是十几年:早期是做PCB设计工程师,之后带领设计团队,后期又做了很多SI仿真、技术规范编制,以及公司人才培育等工作。
在这十几年间也迷茫过、也犹豫过,加过的班、吃过的苦、踩过的坑已不计其数…… 但一值得庆幸的是,我的目标始终没有动摇:就是做较好的自己,持续学习,持续积累和提升。因为我知道,不管你在任何行业工作,只有持续的努力学习、沉淀、并不断的突破极限与自我追赶,才是取得成功的一路径。
您如何看待国内外PCB设计前景?国内EDA厂商怎样才能实现“质”的飞跃?
PCB设计或者说PCB EDA计算机辅助设计是一个比较专业的细分领域,在国内的普及应用目前也仅有二十年左右的时间,在EDA工具普及之前的行业发展的初期,还是采用纯手工制作线路加照相排版的设备,有点像照相馆那一套装备,以绘图板、预制线路贴纸、焊盘贴纸等材料和菲林暗房等设备为主进行PCB生产底片的设计制作。
不过在我入行的时候已经发展成EDA计算机辅助设计加激光光绘照排底片菲林的制程工艺,不用去学习照相馆那一套东西了~~ 当时主流的设计工具还是Protel99,Power-PCB等,Cadence和Mentor只是少数大公司在使用,主流的工程处理工具是DOS版的V2000和GC-CAM等,后期逐渐升级为Windows版Genesis2000,到目前为止Genesis2000仍是工程处理领域的主流工具。
综合来看国内自主的EDA软件行业起步较晚,不过现在已经有多加厂商在奋起直追,未来随着行业持续发展,以服务支持、价格优势等因素的影响,相信国产EDA软件行业必将会大有可为。我们作为从业人员,应该持续保持支持国产的意识和信念,主动参与和推动国产EDA工具的应用和普及,以帮助国产EDA软件工具的快速发展和完善。