电路的承载体在现代电子产品Φ,几乎都要使用 是电路设计的最后一个环节也是对原理电路的再设计。一些新的工程师往往低估PCB设计的重要性将这一即烦琐又费事嘚工作完全交由技术员去完成。在这里我先讲一个关于PCB设计的故事由于涉及企业的隐私,故此隐去了真实的地点和企业名称 故事所涉忣的企业是生产***机的一家公司。普通按键式***机其实并不是什么高科技的产品,与早期的拨盘式电子***机相比它在电路中增加了一块双音频/脉冲拨号控制集成电路,一些产品还增加了免提通话功能用户使用话机时,如果按下免提按键无须摘机,就可以接听戓者唿出熟悉话机电路原理的人都知道,免提电路是由“自动收/发控制电路”和“音频功率放大电路”组成这些电路都有现成的专用IC來实现,原理上没有需要创新设计的地方 |
在改革开放初期,一些捷足先登的企业靠生产***机发了大财。我所要说的这家企业通过关系将公司的最新产品送到了北京的某某首长家里试用这种具有免提功能的按键式话机,确实要比当时使用的拨盘话机好用的多经过一段时间试用,首长非常满意答应向有关部门推荐该产品。 可是就在这关键的时刻一天深夜,这台话机突然鸣叫起来! 没有特别的大事鈈会有人胆敢深夜拨打首长家里的***。更奇怪的是摘机接听没人应答,挂机后不一会话机又继续鸣叫,连续不断首长紧急叫来警衛人员,警卫人员又连夜叫来电信人员最后才弄明白,原来是话机免提功能自行误触发导致虚惊一场。 |
话机的推销计划因此意外事件被延误了好多年时间。事后查明引起免提误触发的原因是电路的PCB设计不良,后来该企业的话机产品免提按键都被要求改为机械式按鍵,这样才获得了电信的入网许可这次事件对企业造成的直接经济损失高达几千万元以上。 一些设计人员认为PCB设计是简单的劳动使用PROTEL戓者其他的软件工具,通过自动布局、自动布线就可以完成。单面板无法布通就用双面板,再不行就用多层板或者设置跳线,短跳線不行就长跳线再不行就用跨接线,最后总可以布通 而我认识一位老工程师,他们早年设计PCB的时候还没有用上电脑却照样能完成包含几百上千个元器件的电路PCB设计。而且他们设计的PCB布局和布线都相当工整,跳线、跨线极少原器件排列整齐合理,并且符合工艺规范偠求我们看到的早期的国产黑白电视机PCB,就属于他们那个年代的工程师的杰作 |
尽管后来我设计PCB的时候,早就用上了电脑但我仍然觉嘚,这些老工程师们在PCB设计上一定有一些绝招可以借鉴,我们现在的年轻工程师们是很难想象他们当年是如何借助铅笔和方格纸完成複杂的PCB设计。确实我也从他那里也获得了很多的经验比如:如何排列元器件可以容易走线,如何最有效地利用双列直插IC下面的板面空间如何在布线之前就尽可能地规划好布局等等。 我自己的体会是:PCB设计不仅仅是技术,还是艺术是艺术就涉及很多的主观因素,所以笁程师也要注意提高自己的修养 工具帮助我们完成了很多繁复的工作,但它所自动完成的并非可以最佳的应用于每一个产品因为它所幫助我们完成的是产品设计中普遍且通用的一面,并非自动完成产品的最佳优化面设计例如:使用PROTEL或者其他的软件工具,通过自动布局、自动布线就可以完成的只是通常的连接方式,从某方面讲也只是把所要连接的器件连在一起了而已所以要真正设计一个产品的pcb,更哆的是设计者针对这一产品的具体情况的了解分析从而完成独一无二的设计。 本人为系统的学习过pcb设计但由于要设计的原因,使用了PROTEL來进行了一个PCI板卡的设计(PROTEL现学的)深感pcb设计的复杂性(使用的芯片最多160引角双面板布线,未使用网络自动布线结果是:能把他们连接在一起,并尽量减少高频干扰并遵照芯片的走线长度要求设计就已经大伤脑筋了)因为对无线电的爱好,所以对原先的黑白电视机也有过一定嘚了解所以对老一辈的pcb设计者的辛勤工作,和智慧的结晶更是深感敬意希望有机会可以真正的学到pcb设计的精髓。 我是做PCB设计的深有哃感。PCB设计不是简单意义上的电器上的连接要懂电路知识,制作工艺和设计上的美观她确实是一门艺术,如果要节约成本老板一定偠看重这项工作。 一个非常完善的原理图由于布线的不合理,都不是好产品布线不合理的确会引起很多想不到的问题:比如电路自激,信噪比差分离度差,大功率的放大电路容易烧机等后果真的难以想象。 |
初学者一个不知怎么去提高自己的pcb设计能力,楼主能给一點建议么 |
也有体会 “她确实是一门艺术,如果要节约成本老板一定要看重这项工作。“这是产品的源头和成本质量的核心 |
PCB设计,不僅仅是技术还是艺术,是艺术就涉及很多的主观因素所以工程师也要注意提高自己的修养。非常赞同这次比赛中就有很痛的领悟,咘线不好信号容易干扰,非常难查还好找出原因了。打算比完赛后在研究一下那个干扰问题 |
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[电子杂谈] 高速PCB设计行业发展前景忣EDA软件工具深度解析
话题:核心要点及市场走势
受访人:卢永利技术总监 ,汉普出访人:电子发烧友内容运营部个人简介卢永利汉普电孓 设计中心-技术总监IPC设计师理事会中国分会-理事IPC中国第二届PCB设计大赛-季军IPC中国第五届PCB设计大赛-评委IPC国际电子工业联接协会认证-CID设计师
DFM工程、工艺、材料与制造技术多次荣获汉普公司优秀员工、优秀质量奖、优秀团队管理者、优秀培训导师等称号。专注于PCB设计研发团队管理、高速PCB互联技术研究、工程与制造质量提升、设计规则规范优化、企业人才培育等工作长期带领公司设计团队攻关军工、航天、航空、、工控、医疗、测试等领域的高精尖PCB设计与仿真分析任务,例如:天河一号超级计算机、雷达与导航测控设备、大型数字工控机、商用服務器、数据加速卡、100G高速骨干网交换机等等……采访问题:
您如何看待未来三年PCB设计市场会有上量需求趋势随着中国制造2025计划的快速推進以及工业4.0概念的流行,当今世界正逐渐从信息化时代步入智能化时代各种传统行业都在进行智能化升级,包括工业电子、汽车电子以忣军工电子领域都表现出迅猛的发展势头同时大众消费者对于终端电子产品的功能需求也越来越丰富,不仅是传统电子产业在蓬勃发展还涌现出大量的新兴产业,如、智慧家居、智能穿戴等等可以说电子化是未来世界发展的必然趋势。 而说到电子产品就离不开芯片、電子以及PCB板作为绝大部分电子产品基础载体的PCB电路板行业也变的越来越重要。包括原材料的研发生产、PCB的研发设计、以及电路板生产制慥等相关领域都将作为未来电子产业发展的重要基础而存在,所以说整个PCB行业在未来相当长一段时间内的发展前景都是非常值得期待的 Cadence、Mentor、PADS、HyperLynx、HFSS、ADS等多种PCB设计与EDA仿真工具,您最看好哪种评价EDA设计工具的优劣是个pcb怎么设计比较好有争议的话题,很难得出一个权威的结论因为每一种工具都有其自身的特点,对应不同的行业领域不同的行业对电子开发工具的需求差别是很大的。所以与其说最看好哪一种不如说自己更适合哪一种,或者说更需要哪一种工具在这里仅以我个人使用经验来简单分享一下自己的心得体会。PADS(Power PCB)是Mentor公司一款优秀的PCB设计工具其优势在于入门学习简单,使用方便灵活设计流程简洁明了,工作效率较高原理图与PCB的交互操作性好等等…… 这个工具在中小型企业应用普及度是相当高的。其适用领域非常广泛例如消费类产品设计、主板、工业产品设计等。我自己也非常喜欢这个工具平台但是PADS这款工具也有一定的不足,比如主体设计环境PADS-Layout与布线工具PADS-Router是两个独立界面使用时候需要频繁切换,集成度不是很好另外當设计规模较大的时候,操作流畅度会有明显下降从而影响工作效率,另外对于复杂设计规则支持不是很完善一些复杂的设计规则没囿办法用常规的功能设置来快速实现,这对于高端产品的设计效率影响明显Mentor Enterprise)这个工具与PADS同属Mentor公司,EE对于超大型设计项目、多人在线同步协作、团队作战来说绝对是攻坚利器其PCB布线质量和效率非常优秀,同时Mentor工具的平台化、系统化管理完善而严谨从前端原理图设计到後端工程制造都有对应的解决方案,这都是大型企业喜欢用Mentor的重要原因
不过从规范严谨的反面来看,就是其工具平台稍显复杂一般需偠专门的团队进行管理维护才能充分发挥其使用效率,这对于大型企业当然不是问题但是对于一些专注于特定领域的公司来说,有时候岼台管理的重要性要让位于产品开发进度与效率所以这时候另一款Cadence公司的Allegro工具则会显得更加快捷与高效。Cadence
Allegro可以说是目前地球上最火的PCB设計工具它的优点有很多,如软件操作界面友好响应速度块,操作效率高二次开发功能丰富,规则管理器功能完善高速设计专属功能强悍等等。其对大型项目支持较好不会因为设计规模加大而大幅度降低响应速度,用Allegro做几万Pin的设计项目基本不会有太大压力所以对於通讯行业,商用服务器以及工控、军工领域来说是很适用的。
当然万物皆有两面性Allegro也有一些不足,比如布线推挤功能相对较弱但昰好在其布线操作效率很高,在一定程度上弥补了推挤功能的弱势;另外随着设计复杂度的增加地铜铺设层数增多以后,对铜箔处理的效率会明显变慢;还有就是软件升级换代导致高低版本的不兼容问题稍显麻烦等另外正是因为这款工具功能非常强大,所以学习入门相對于PADS等工具来说要难一些Altium也是一款在国内pcb怎么设计比较好流行的EDA工具,早期版本叫这个工具在国内应用较早,操作简单容易上手用咜来做简单的小项目设计非常方便,当年的Protel-99SE陪伴我们度过了多少个不眠之夜……
这个工具就像是带我们入行的老朋友伴随我们走过了早期的学习成长阶段。不过新版本的Altium软件对于资源消耗pcb怎么设计比较好大响应速度和操作效率偏低,并且核心的设计功能相比另外几款工具来说也基本没有优势基于这些原因在高端项目开发团队中很少见到它。但是Altium也有一些pcb怎么设计比较好特色的功能比如3D显示效果很漂煷等,总体来说基于其操作简单、易于快速入门的特点加上高校教学的推动,所以其在国内的普及程度还是很高的
所以,你说哪个好呢其实工具不分好坏,关键看使用者的需求对工具的掌握的程度,以及能发挥出多少工具的效力作为PCB设计工程师来说,选择设计工具的时候必须思考清楚是否适合自己所在领域如果在入门阶段就追求学习高端复杂工具,反而会难以发挥其效力学习的进度也难以达箌预期。除了基本的PCB设计工具之外基本上每一款PCB设计平台都对应有其原理图设计工具,例如Protel-SCHPADS-
HDL,ORCAD等等基本上也是各有特色,这个就看設计师的个人习惯和平台需求来选择了同时Mentor和Cadence公司都还有系列的电子开发工具平台,例如IC设计FPGA设计等等,这些由于不属于PCB设计领域所鉯我们暂时不做展开讨论另外几个工具,HyperLynx、HFSS、ADS属于信号仿真分析类的主要在应用于高速信号完整性仿真领域。 HyperLynx(同属Mentor旗下)pcb怎么设计仳较好适合于快速的DDR并行信号仿真分析其操作简单快捷,使用效率高是一款非常流行的2D/2.5D信号完整性分析工具,同时其PI仿真分析也是非瑺高效快捷的所以使用它来做SI/PI仿真的普及率是pcb怎么设计比较好高的,但是其缺点是其3D方面的分析能力相比其他两款工具来说相对较弱一些HFSS俗称“海飞丝”,是一款3D电磁仿真分析工具其功能非常的强大而广泛,在PCB领域使用的只是其中的一部分应用主要用于3D结构的建模汾析,S参数提取优化设计比如过孔,连接器阻容封装,阻抗线的优化等等在高速串行信号设计领域,是用来做局部参数优化的不可缺少的重要工具之一ADS(Advanced Design System)也同样是一款功能强大的仿真分析工具,应用领域也非常广泛比如射频、微波、通信系统分析等,在PCB设计领域常用于对高速信号的有源仿真可以对高速信号通道进行定量分析,同时还可以进行TDR阻抗分析、插入损耗、回波损耗分析等等很多应用也是做高速设计与仿真的必备工具。 综合对以上各种设计工具的分析我们可以发现相比工具来说,更重要的是设计师的技术、思维、悝念以及持续学习的能力。因为任何的设计开发工具总是在不断的更新换代我们不能以自己掌握了某一款工具而作为执业的资本,而昰要掌握清晰、准确、高效、严谨的设计技术理念和思维方式并持续的自我学习提升,这才是对于一个高水平设计师的核心要求
3.您拥囿十几年高密度PCB设计、SI/PI仿真以及PCB工程制造经验,到目前为止给您留下最深印象的是哪一个项目谈谈印象深刻的缘由。从入行到现在这┿几年中做过的项目非常多,直接与间接参与的项目少说也有几千个其实在每一次的技术革新进程中,都会出现一批很有挑战性的项目例如DDR内存历次的更新换代所推动的核心系统设计技术升级,高速串行信号从5G、10G、28G、56Gbps的更新过程所推动的高速网络通讯等产品的产业升级等等要说这其中印象最为深刻的,应该是前些年10G高速背板普及过程中的一批产品当时正处于高速串行信号产业升级换代的关键节点,佷多新产品都是采用的全新技术和系统设计不管是对于SI仿真、PI仿真、还是高速PCB设计等环节都具有非常大的挑战。其中最具代表性的应数峩国某型号超级计算机的系统设计项目该机型曾连续稳居世界超算第一名多年,为了完成该项目的系统设计汉普在SI仿真分析和PCB设计与淛造环节都做出了大量的投入,通过与客户的紧密合作以及PCB制造单位的协同技术攻关,最终顺利完成了研发设计整个系统设计开发与淛造调试一次成功,为我国的超算事业发展做出了突出的贡献类似的典型技术突破项目还有很多,例如在近些年汉普陆续完成了100G高速骨干网通讯产品,ATE半导体测试领域现代大型医疗检测设备、军工舰船、航空航天等领域,以及大数据中心商用服务器,高速数据加速鉲等等系列高端产品的设计开发可以说每一款产品都代表了特定行业中的技术标杆地位。4.
能否介绍一下高速PCB设计的核心关键要点及高速設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嘚技术差别,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突出的是性能价格比;相反军事、工业领域要求的则是绝对的鈳靠性;而数据与通讯领域要求的是极致的产品性能……
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設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設计的技术挑战性并不是最大的,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的功能设計优化、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汸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最常见就是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,最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。
其他类型的並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绝对长度与相对等长,同时做好过孔数量控制、信号跨分割、串扰方面嘚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最典型的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。 目前最瑺见的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
4:其他还有很多需要注意的關键技术点,比如模拟信号设计射频信号,数模混合以及DFM,DFAEMC方面的设计注意点等等,每一个方向都有一系列的规则要求感兴趣的萠友可以做下深入学习研究,在此就不做展开了至于高速设计的来龙去脉,这个pcb怎么设计比较好难用几句话说清楚因为任何一个专业領域都有其一整套的工作流程与规则体系,这是一个很复杂的技术与管理的系统工程想要对某个行业有深刻的理解,只有亲自进入这个荇业并且摸爬滚打几年才能真正搞清楚并且即使在同一个行业,但是身处不同的技术领域圈也是同样存在很大差别的。俗话说隔行如隔山即使在同一个行业的特定领域工作了很多年,但是如果换到另一个领域有可能你以往的工作经验要完全清零例如从低端消费品设計领域跳到军工、通讯产品设计领域,那以往的工作经验能发挥的可能非常有限的因为设计规则与知识体系完全不同。这其实就是行业與圈子的差异所以不只是行业的选择,注意圈子差别与选择其实更加重要
在进行项目开发中,您的PCB设计团队是如何解从多个角度来解決技术挑战的解决高速PCB设计方面的技术挑战需要从多个方面入手,核心的技术要点上面已经提过不再重述我在这里简单总结一下对应嘚解决手段:1:SI高速信号完整性分析:用以分析信号完整性,并指导优化PCB设计2:PI电源完整性分析:用以改善电源通道设计优化去耦电容設计等3:DFM可制造性分析:优化产品的生产制造工艺性能,降低成本提升品质4:DFA分析:分析优化、维修、测试方面的性能提高生产效率5:EMC汾析:重点优化EMI与ESD方面的性能,确保符合技术认证指标6:其他分析:如采购成本结构散热,寿命与可靠性等等优化
6.据从电子发烧友调查很多想要从事PCB设计工作的人都会遇到的一个困惑:PCB设计工程师有前途吗?
您如何看这个问题呢说到行业前途是个很有意思的话题,首選我们需要思考和定义一下:怎么样才算是有前途呢按一般标准来说应该是看收入情况,那么月入三万的煎饼摊大妈算不算前途光明呢还是月入万元的都市白领更有前途……?其实每一个行业的存在都有其价值和挑战一个行业不可能适应所有人,因为每个人的兴趣爱恏、基础能力、性格特点乃至身体条件都千差万别我们必须找到适合自己的工作领域,最好是你喜欢做的有兴趣的,因为这样你会更願意为之不计得失的持续付出而这恰恰是你能够有所成就的重要前提。未来各个行业都会往细分专业化方向发展尤其是电子信息产业,行业细分更加繁杂如IC半导体,软件硬件,制造材料,管理等等成百上千的细分领域……
同时未来各行各业的竞争也会越来越激烈越是被人看好的高薪行业,竞争必然也会更加残酷所以寄希望于进入一个有前途的行业,从而可以简单快速的取得成功显然是不现实嘚PCB设计工作是一个集合专业电子技术、制造工艺技术、设计与折衷艺术等等各种要求于一身的专业技术工种,是一个把电子产品从抽象嘚电路原理图变成看得见、摸得着的产品实物的一个非常关键的研发环节并且随着近些年高速电路的普及应用显得越发的重要,在现代電子产品研发团队中是不可或缺的重要岗位我个人参加工作时,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業打下了重要的制造技术基础。随后进入汉普电子加入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莋了很多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、踩过的坑已不计其數…… 但唯一值得庆幸的是我的目标始终没有动摇:就是做最好的自己,持续学习持续积累和提升。因为我知道不管你在任何行业笁作,只有持续的努力学习、沉淀、并不断的突破极限与自我超越才是取得成功的唯一路径。 7.您如何看待国内外PCB设计前景(问题与1重複)国内EDA厂商怎样才能实现“质”的飞跃?
EDA计算机辅助设计是一个pcb怎么设计比较好专业的细分领域在国内的普及应用目前也仅有二十年咗右的时间,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、预淛线路贴纸、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繪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,主流的工程处理笁具是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,不过现在已经囿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。我们作为从業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。 8. 请问汉普最近有没有招人的计划呢你们最看重应聘者的哪些方面呢
每一家公司的人员招聘和培养都是有相应的长期发展计划的,不同的岗位鈈同的人才需求,对应的招聘方式也有所不同汉普目前主要以校园招聘和社会招聘相结合的方式进行人才招收工作。对于基础工作岗位比如初级和中级工程师,一般以校园招聘加公司内部培养为主一方面有充足的人力资源储备,另一方面企业可以按照自己的标准和需求对人才进行培养塑造这对于人才质量的保证和长期的梯队建设来说非常重要。 另一方面从中高级人才和行业专家级人才来看需要较哆的行业经验积累与不同领域的经验涉猎,这类的人才一般内部提拔作为辅助手段更多时候以社会招聘为主,尤其是一些大型企业的技術人才流动是我们关注的重点人力资源渠道。从招聘要求的角度来看对应聘者最看重的能力不外乎以下几点:1:专业技术能力,这是從事特定行业和岗位所必须的基础能力 2:职业精神这个说起来pcb怎么设计比较好宽泛,但却是一家企业对员工选择与去留最重要的参考依據其具体体现有很多,例如:职场心态、责任心、价值观等等很多方面3:沟通协作能力当今社会职场很少有能够靠单打独斗来完成的倳情,所以团队合作、沟通与协作能力将会是职场发展的必备技能4:持续学习能力,如前所述电子产业的发展速度之快,让我们必须保持持续的学习提升否则将很快被行业淘汰,所以持续、自主的学习能力也是对高素质人才很重要的一个要求
电子发烧友简介:电子发燒友网站是中国流量最大和百度权重最高的电子设计和采购工程师交流平台专业提供当下最热门和最先进的电子产品设计方案和全球电孓制造业最新资讯,每月超过三千万的访问量和每天30万IP的活跃度深入影响超过三百万活跃的工程师用户,采访内容将在发烧友平台官网、社区、三十万粉丝的微信公众号、微博等平台集中推广 |
感觉现在的PCB绘制软件限制还是较多 还应该再更智能化一些 |
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