Mentor Graphics玩跨界混搭，為獨(dú)立工程師和IC界帶來福音

　　全球的電子產(chǎn)品越來越復(fù)雜、精細(xì)，但是依然要求低成本和快速上市。全球的企業(yè)都多了很多稱為“獨(dú)立工程師”的人群，但依然要滿足企業(yè)的需求。在日前舉辦的Mentor Graphics技術(shù)巡回研討會(huì)上，Mentor Graphics系統(tǒng)設(shè)計(jì)部門業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理David Wiens、Mentor Graphics亞太區(qū)PCB資深業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)孫自君先生向記者詳細(xì)介紹了Mentor Graphics如何通過自己的設(shè)計(jì)軟件幫助獨(dú)立工程師，并幫助企業(yè)節(jié)省成本、提高效率。

　　為獨(dú)立設(shè)計(jì)師定制的PCB軟件:PADS

　　PCB市場正隨著越來越多的獨(dú)立工程師的加入以及企業(yè)運(yùn)作方式的改變而發(fā)生變化。這些獨(dú)立工程師一般在中小型企業(yè)內(nèi)工作，或者隸屬于大型企業(yè)內(nèi)的個(gè)別團(tuán)隊(duì)(如建筑原型、驗(yàn)證參考設(shè)計(jì)和執(zhí)行制造研究)，他們負(fù)責(zé)執(zhí)行印刷電路板(PCB)電子產(chǎn)品的全流程設(shè)計(jì)、分析和制造數(shù)據(jù)交付任務(wù)。過去，PCB市場主要分為企業(yè)級(jí)、中端和低端市場，現(xiàn)在可以分為企業(yè)級(jí)(每個(gè)人分工明確)、獨(dú)立項(xiàng)目級(jí)(產(chǎn)品復(fù)雜但是組織很簡單，一個(gè)人需要負(fù)責(zé)更多的部分)以及個(gè)體驅(qū)動(dòng)級(jí)(產(chǎn)品和組織都很簡單)。公司的大小不影響是否使用企業(yè)級(jí)分工的軟件，使用什么樣的軟件只取決于公司協(xié)作方式。Mentor Graphics針對(duì)PCB市場的變化分別推出了Xpedition、PADS以及與Digi-Key聯(lián)合開發(fā)的設(shè)計(jì)系列(基于PADS做設(shè)計(jì))。

　　針對(duì)獨(dú)立工程師，Mentor Graphics新推出的三款全新PADS產(chǎn)品(標(biāo)準(zhǔn)型、標(biāo)準(zhǔn)加強(qiáng)型和專業(yè)型)不僅具有PADS易用性的典型特征，還以合理價(jià)位體現(xiàn)了三種設(shè)計(jì)技術(shù)水平。這有效地創(chuàng)造了一類全新的PCB設(shè)計(jì)解決方案。新的PADS系列產(chǎn)品利用Mentor 旗艦產(chǎn)品Xpedition所使用的各種技術(shù)解決最先進(jìn)設(shè)計(jì)中的復(fù)雜性挑戰(zhàn)。Mentor的易用產(chǎn)品結(jié)合這些技術(shù)滿足了負(fù)責(zé)各種設(shè)計(jì)和分析的獨(dú)立工程師的關(guān)鍵需求，因?yàn)樗麄兛赡苤皇桥紶栐谠O(shè)計(jì)過程中使用一種工具，并且必須快速高效地完成以便進(jìn)行下一步。

　　PADS新產(chǎn)品包括：(1)PADS Standard-原理圖和電路板設(shè)計(jì)，帶有中心庫、封裝創(chuàng)建向?qū)Ш蜌w檔管理功能。(2)PADS Standard Plus-除了PADS Standard功能以外，還有先進(jìn)的電路約束管理器、高速電路設(shè)計(jì)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更改、PCB中心庫的創(chuàng)建和管理、支持HyperLynx的信號(hào)/熱/模擬仿真等。(3)PADS Professional-除了PADS Standard Plus功能以外，還包括Xpedition所使用的相關(guān)技術(shù)，如人工智能草圖布線器、2D/3D實(shí)時(shí)同步設(shè)計(jì)、按功能模塊布局、器件和網(wǎng)路瀏覽器、生產(chǎn)準(zhǔn)備和設(shè)計(jì)審查/比較。

　　Mentor Graphics PADS與競爭對(duì)手產(chǎn)品相比有很多優(yōu)勢。Wiens先生舉了幾個(gè)例子：“先進(jìn)的PCB布局，如2D/3D布局、Sketch Router，以實(shí)現(xiàn)最復(fù)雜的設(shè)計(jì);約束管理器可以保證高速設(shè)計(jì)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖和可制造性分析的正確性，盡可能使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到制造一次性成功(正向設(shè)計(jì))，提高了效率;進(jìn)行信號(hào)完整性分析/熱/模擬仿真、DRC和DDRx檢查及IR壓降分析、獨(dú)立設(shè)計(jì)檢查，從而最大限度減少昂貴而費(fèi)時(shí)的驗(yàn)證周期。”

　　“我們的競爭者Altium、Cadence都無法滿足獨(dú)立工程師的需求。使用PADS以后，獨(dú)立工程師們不再需要為性能妥協(xié)，而且能夠靈活地從個(gè)人級(jí)過渡到到企業(yè)級(jí)。Mentor Graphics在PCB設(shè)計(jì)軟件市場占有41%的市場份額，而且投資比競爭者大了若干倍。這一切都是為不同類型的用戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。” Wiens先生自信地表示。

　　跨界的明星：Xpedition Package Integrator

　　正因?yàn)橛腥绱舜蟮耐度?，才有Mentor Graphics 旗艦產(chǎn)品Xpedition的全新解決方案Package Integrator的誕生。它是業(yè)內(nèi)用于集成電路 (IC)、封裝和印刷電路板 (PCB) 協(xié)同設(shè)計(jì)與優(yōu)化的最廣泛的解決方案。

　　“任何產(chǎn)品設(shè)計(jì)都會(huì)涉及電子、機(jī)械和軟件等多種約束，如圖1所示。芯片-封裝-電路板設(shè)計(jì)這三個(gè)階段之間一般是密不透風(fēng)的，會(huì)由于某一個(gè)階段的瓶頸而影響下一階段的設(shè)計(jì)，Mentor想改變這種現(xiàn)狀。例如，如果你認(rèn)為英特爾、高通的芯片管腳布局不好，由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)與IC設(shè)計(jì)是隔離的，你可能只能替換為符合你管腳布局要求的展訊或者聯(lián)發(fā)科的芯片，那么，可能從IC到參考設(shè)計(jì)都需要替換。再如Xilinx的FPGA，Xilinx把很多功能(存儲(chǔ)和處理器)做在一起時(shí)，良率很低。于是他們把一個(gè)芯片拆成4小塊，良率增高，再封裝在PCB上。”Wiens先生總結(jié)道：“預(yù)判如何封裝、如何生成是十分關(guān)鍵的問題。第一步是想如何封裝;第二步?jīng)Q定數(shù)據(jù)如何傳遞，如電阻是放在電路上還是放在芯片中。信息孤島如何傳遞信息，大小、性能、能效是你最關(guān)心的事情。過去沒有具體工具實(shí)現(xiàn)，只有靠經(jīng)驗(yàn)估計(jì)。”

　　Xpedition Package Integrator 解決方案可自動(dòng)規(guī)劃、裝配和優(yōu)化當(dāng)今復(fù)雜的多芯片封裝。它采用一種獨(dú)特的虛擬芯片模型概念，可真正實(shí)現(xiàn) IC 到封裝協(xié)同優(yōu)化。該解決方案可確保 IC、封裝和 PCB 相互優(yōu)化，以通過高效減少層數(shù)、優(yōu)化互連路徑，以及精簡/自動(dòng)化對(duì)設(shè)計(jì)流程的控制，降低封裝基板和 PCB 成本。Package Integrator 產(chǎn)品還提供了業(yè)界第一個(gè)用于球柵陣列 (BGA) 球映射規(guī)劃和優(yōu)化的正式流程。該流程根據(jù)用戶規(guī)則定義、基于“智能管腳”的概念。

　　Xpedition Package Integrator包括約束管理、庫管理、連接管理、電氣建模、ESO/DRC、物理層設(shè)計(jì)、熱仿真和生產(chǎn)等。其是一個(gè)跨越的集成平臺(tái)，一個(gè)軟件就可以實(shí)現(xiàn)裝配規(guī)劃和優(yōu)化。孫自君先生表示：“如圖2所示，EDA中線輸入/輸出形式以及多模式連接管理，使得 Package Integrator能同時(shí)處理IC數(shù)據(jù)、封裝數(shù)據(jù)和板級(jí)數(shù)據(jù)。多模式連接管理系統(tǒng)，結(jié)合了硬件描述語言 (Verilog HDL/VHDL)、電子表格和原理圖，可提供跨域管腳映射和系統(tǒng)級(jí)跨域邏輯驗(yàn)證?？缬蚧ミB優(yōu)化實(shí)現(xiàn)IC、封裝、PCB不同系統(tǒng)間的連接可視化并一起優(yōu)化;互連路徑的智能拆散(如圖3所示)，可以減少層數(shù)并提高信號(hào)質(zhì)量。由于不可能讓客戶馬上把之前的軟件替換，其提供與各種設(shè)計(jì)軟件的接口，讓Xpedition Package Integrator與其他設(shè)計(jì)軟件協(xié)同工作。”

　　“結(jié)合從熱建模和電磁建模中得到的關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)滿足性能目標(biāo)至關(guān)重要。在快速發(fā)展的細(xì)分市場中，要滿足產(chǎn)品開發(fā)和發(fā)布的時(shí)間安排，將這個(gè)過程自動(dòng)化是必不可少的工作。Package Integrator中的庫開發(fā)實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化，可基于公司的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)完全的定制化。”Wiens先生解釋道：“Package Integrator提供功能強(qiáng)大、全面且直觀易用的多模物理 Layout 工具，可為 PCB、MCM、SiP、RF、軟硬板和 BGA 設(shè)計(jì)提供業(yè)界領(lǐng)先的布線技術(shù)。Xpedition Package Integrator 流程充分利用了其他 Mentor Graphics 工具，例如 HyperLynx信號(hào)和電源完整性產(chǎn)品、FloTHERM計(jì)算流體動(dòng)力學(xué) (CFD) 熱建模工具，以及 Valor NPI 基板制造檢查工具。為完善其協(xié)同設(shè)計(jì)解決方案，Mentor Graphics 于 2014 年收購了 Nimbic 公司。Nimbic 技術(shù)提供麥克斯韋式精確三維全波電磁 (EM) 高性能仿真解決方案，可精確計(jì)算芯片-封裝-電路板仿真的復(fù)雜電磁場。”

　　芯片和系統(tǒng)的復(fù)雜性已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人們的預(yù)期，而很多設(shè)計(jì)軟件并沒有從實(shí)質(zhì)上把復(fù)雜設(shè)計(jì)簡單化，相反，工程師需要花很多時(shí)間去學(xué)習(xí)繁瑣的軟件工具。Wiens先生表示：“我們最大的競爭對(duì)手Cadence有三種工具，而我們Mentor Graphics 只用一種工具就能保質(zhì)保量地完成所有事情，并實(shí)現(xiàn)真正的芯片-封裝-電路板協(xié)同設(shè)計(jì)和優(yōu)化，從而以最低的成本讓您的系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)最佳的性能與功耗比。”