在高速PCB設(shè)計中，信號完整性問題對于電路設(shè)計的可靠性影響越來越明顯，為了解決信號完整性問題，設(shè)計工程師將更多的時間和精力投入到電路板設(shè)計的約束條件定義階段。通過在設(shè)計早期使用面向設(shè)計的信號分析工具，運(yùn)行多種仿真，并仔細(xì)地規(guī)劃電路板拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以制定出電特性和物理特性的綜合設(shè)計約束條件，從而避免EMI等相關(guān)問題。

當(dāng)前的典型設(shè)計環(huán)境大都是面向設(shè)計后期，以電路板繪制為主要考慮因素。設(shè)計工具提供商現(xiàn)在開始著手應(yīng)對這些新的設(shè)計挑戰(zhàn)。但是設(shè)計工程師們需要一個全新的方法來解決設(shè)計中日益突出的高速設(shè)計問題，采用該方法，設(shè)計工程師在設(shè)計的早期就可以解決問題。

更緊密的工具集成

要想找出并解決這些高速信號問題，并且不依賴昂貴而費時的電路板測試步驟，關(guān)鍵是要在電路板設(shè)計前進(jìn)行大量的信號分析。當(dāng)設(shè)計工程師發(fā)現(xiàn)這些問題后，就能通過改變布線和電路層分布、定義時鐘線的布線拓?fù)?、選擇特定速度的元器件來保證電路設(shè)計一次性成功。

然而以前的信號完整性分析工具都具有很大的局限性，要么不易使用，要么不具有分析整個設(shè)計的能力。因此，設(shè)計工程師只能靠經(jīng)驗來決定需要重點注意的關(guān)鍵電路網(wǎng)絡(luò)，或者靠信號完整性綜合分析工具來分析。

最近，設(shè)計工具開始有了新的突破，開發(fā)出針對高速設(shè)計問題的有效分析工具。以Innoveda提供的信號完整性分析工具為例，該公司的HyperLynx工具組具有易于使用的特點，并能夠提供強(qiáng)大的電路板繪制前后信號完整性分析功能。它的一個突出特征是用戶界面非常友好，這使得設(shè)計工程師能很快對他們設(shè)想到的“可能情況”作出分析，并對終端拓?fù)涞葐栴}進(jìn)行實驗，從而迅速找到滿足性能和可靠性的最佳解決方案。對于那些處理高復(fù)雜度電路板和系統(tǒng)的工程師來說，Innoveda的XTK信號完整性校驗工具組和ePlanner信號完整性規(guī)劃環(huán)境提供了用于超高速信號完整性分析的先進(jìn)算法和一些成熟的驗證功能，包括拓?fù)浞治觥⒏咚賿呙枰约皳p耗線、蒙特卡羅法以及用于信號完整性分析的高級算法。

過去設(shè)計工程師必須在Hyperlynx和XTK間作出選擇。最近，Innoveda實現(xiàn)了這兩種關(guān)鍵信號完整性分析工具之間的連接，這種連接將二者集成在一起，可以在一個設(shè)計中同時使用這兩種工具，能有效縮短設(shè)計周期。通常，HyperLynx最初是作為高速PCB信號分析的工具，而XTK和ePlanner則用來進(jìn)行更復(fù)雜的拓?fù)浞治龊图s束條件生成。

增強(qiáng)布線能力

在確定布線規(guī)則后，設(shè)計工程師開始轉(zhuǎn)入設(shè)計的物理實現(xiàn)。通常的PCB繪圖工具提供綜合的元件選擇能力，能夠設(shè)置板層，分配約束規(guī)則并管理板上所有元件的放置。優(yōu)良工具必須使用方便，能自動管理所有的設(shè)計約束條件，并產(chǎn)生最終的電路板設(shè)計。

但在高速設(shè)計環(huán)境中這還不夠，PCB繪圖工具必須提供更加綜合的解決方案。目前一些設(shè)計通常十分復(fù)雜，開發(fā)時間短，設(shè)計工程師不能再用過去的手工繪制方式，否則既費時又容易出錯。為了盡可能提高工作效率并解決大量的信號分析問題，設(shè)計工程師需要一種工具使他們既能以批處理方式又能交互式完成布線。

Innoveda最新發(fā)布的PowerPCB 5.0滿足了這種設(shè)計要求。這個基于形狀和規(guī)則的電路板設(shè)計系統(tǒng)包含了BlazeRouter HSD(高速設(shè)計)這一高速設(shè)計選項，它允許根據(jù)高速約束條件，包括最小/最大長度、匹配長度和差分對(differential paIR)進(jìn)行自動布線。這類約束條件可以設(shè)置于規(guī)則體系中的任何地方，BlazeRouter HSD能自動按照這些規(guī)則實現(xiàn)設(shè)計。這樣，設(shè)計工程師就可以設(shè)置并保護(hù)關(guān)鍵的電路拓?fù)?，從而確保關(guān)鍵信號按正確的順序連接。

該工具還為那些樂意于手動布線的設(shè)計工程師添加了交互式布線編輯器，并專門為約束條件產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)提供大量的特殊支持。這個新的快速交互式布線編輯器(FIRE)具有多種設(shè)計規(guī)則檢查(DRC)模式和新的布線編輯功能。設(shè)計工程師可以自動添加“Z”型插孔，尋找差分對，監(jiān)控走線長度或根據(jù)特定的約束規(guī)則進(jìn)行設(shè)計。這樣，設(shè)計工程師可以更容易實現(xiàn)密集布線設(shè)計，在最少的板層上實現(xiàn)更大的布線密度。

此外，該工具還提供了一個圖解反饋功能，為設(shè)計工程師指出某布線選擇對板上其它網(wǎng)絡(luò)的影響。過去，設(shè)計工程師很難知道關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)的修改對設(shè)計的其它部分有什么影響。BlazeRouter HSD將這些過去難以了解的影響用圖解的形式表示出來，用不同的顏色和亮度表示不同的影響。這能夠幫助設(shè)計工程師了解每一個布線選擇可能存在的影響。

建立一套完整的設(shè)計方法

在解決如今電路板設(shè)計中普遍存在的高速問題方面，以上這些工具代表了當(dāng)前最主要的發(fā)展。但是，設(shè)計工具還必須增加更多的功能來適應(yīng)電路板設(shè)計中快速增長的時鐘速度和復(fù)雜性，特別是需要用一個綜合的設(shè)計方法來替代現(xiàn)在的多點設(shè)計工具。

新方法具有怎樣的設(shè)計流程呢？為了解決關(guān)鍵路徑中的高速問題，必須在流程最初的設(shè)計定義階段添加新的功能。要達(dá)到這一目的，新方法必須有強(qiáng)大的仿真和分析能力。同時，必須能了解電路板設(shè)計的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，尤其是有關(guān)元器件的可用性和成本等信息。理想的情況是，設(shè)計工程師通過設(shè)計平臺能實現(xiàn)整個公司內(nèi)部的協(xié)作，設(shè)計工程師通過網(wǎng)絡(luò)不但可以在設(shè)計工程師之間交流設(shè)計思想，還可以與采購和生產(chǎn)等其它部門進(jìn)行溝通。

同時，高速電路板的設(shè)計在很大程度上依賴于一種約束生成方法。當(dāng)前，設(shè)計工程師將電子設(shè)計數(shù)據(jù)和設(shè)計約束條件輸入到電路板繪圖軟件實現(xiàn)電路設(shè)計，但信號完整性問題和電路板設(shè)計日益增加的復(fù)雜度使問題更加復(fù)雜化。為解決這些高速和復(fù)雜電路板上的信號完整性問題，他們必須在繪制電路板之前就對設(shè)計進(jìn)行仿真和綜合。這就對設(shè)計環(huán)境提出了新要求，從電特性到制造工藝，設(shè)計工程師都必須制定約束條件。在一個理想的設(shè)計平臺上，設(shè)計工程師不但可以針對走線長度、電磁干擾或串?dāng)_等參數(shù)制定電特性規(guī)則，而且可以針對元件間隔、高度限制和旋轉(zhuǎn)角度設(shè)置元件放置規(guī)則。

為了快速生成這類約束條件，該設(shè)計環(huán)境必須具有強(qiáng)大的拓?fù)浞治龊?ldquo;可能情況”分析能力。最好能允許設(shè)計工程師以電路圖形式設(shè)計和仿真網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，允許采用信號完整性分析引擎在多次仿真中改變拓?fù)鋮?shù)，然后還可以研究各種端接方案，并使之與延遲約束條件、電路層選項和走線間距共同作用，使信號完整性受到的影響降至最低。這種功能還應(yīng)該與元件的放置緊密結(jié)合，并與規(guī)劃功能聯(lián)系起來，這樣，設(shè)計工程師才好定義初始的元件放置，并了解布線策略的性能。總而言之，新的設(shè)計環(huán)境必須提供強(qiáng)大的約束條件管理能力，以便設(shè)計工程師組織和管理眾多的信息。

不僅如此，這種新的面向高速設(shè)計的方法在開發(fā)過程的后期還必須提供校驗功能。過去，電路設(shè)計工程師只有當(dāng)板上存在關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)才進(jìn)行布線后期校驗，而對整個電路板設(shè)計進(jìn)行完全的綜合校驗則認(rèn)為復(fù)雜費時。但這一觀點正在變化，因為今天的高速電路板設(shè)計中，成千上萬的網(wǎng)絡(luò)之間復(fù)雜的交互作用很難預(yù)測。要保證設(shè)計的可靠性，唯一的辦法就是對整個布線設(shè)計進(jìn)行徹底的整體仿真。

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