如何才能保證PCB的高性能設計

中信華

    隨著電子、通信技術的飛速發(fā)展，今天的pcb設計面臨的已經(jīng)是與以往截然不同的、全新的挑戰(zhàn)。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
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    1、信號邊緣速率越來越快，片內(nèi)和片外時鐘速率越來越高，現(xiàn)在的時鐘頻率不再是過去的幾兆了，上百兆上千兆的時鐘在單板上越來越普遍。由于芯片工藝的飛速發(fā)展，信號的邊沿速率也是越來越快，目前信號的上升沿都在1ns左右。這樣就會導致系統(tǒng)和板級SI、emc問題更加突出；
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6 M( Y  X8 U1 t1 K/ X6 H    2、電路的集成規(guī)模越來越大，I/O數(shù)越來越多，使得單板互連密度不斷加大；由于功能的越來越強大，電路的集成度越來越高。芯片的加工工藝水平也越來越高。過去的DIP封裝在現(xiàn)在的單板上幾乎銷聲匿跡了，小間距的BGA、QFP成為芯片的主流封裝。這樣使得PCB設計的密度也就隨之加大。
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! x! ]4 B4 V% [0 k% a8 R    3、產(chǎn)品研發(fā)以及推向市場的時間不斷減少，使得我們必須面臨一次性設計成功的嚴峻挑戰(zhàn)；時間就是成本，時間就是金錢。在電子產(chǎn)品這樣更新?lián)Q代特別快的領域，產(chǎn)品面世早一天，他的利潤機會窗就會大很多。

    4、由于PCB是產(chǎn)品實現(xiàn)的物理載體。在高速電路中，PCB質(zhì)量的好壞之間關系到產(chǎn)品的功能和性能。同樣的器件和連接，不同的PCB載體，他們的結(jié)果是不同的。

    所以，現(xiàn)在設計的流程已經(jīng)在慢慢的轉(zhuǎn)變了。以前設計中邏輯功能的設計往往占了硬件開發(fā)設計的80％以上，但現(xiàn)在這個比例一直在下降，在目前硬件設計中邏輯功能設計方面的只占到50％，有關PCB設計部分則也占據(jù)了50％的時間。專家預計在將來的設計中，硬件的邏輯功能開銷要越來越小，而開發(fā)設計規(guī)則等高速PCB設計方面的開銷將達到80%甚至更高。

  A1 x7 O" L+ A3 @* S    所有的這些只是說明，PCB設計將是現(xiàn)在和未來設計中的重點，也是難點。

    通常，我們的PCB設計中主要關注以下幾點：

* q3 O% u1 s+ \1 P' `1 B7 K- Q    1、功能的實現(xiàn)
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    2、性能的穩(wěn)定
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( _9 L/ g9 O0 A5 R    3、加工的簡易
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0 K3 A, R) I7 ^( j    4、單板的美觀

    功能的實現(xiàn)是我們PCB的第一步。在過去的設計中由于信號邊沿的速率和時鐘頻率比較低，只要邏輯的連接沒有錯誤，物理連接的好壞不會影響到使用的性能。但這樣的觀點在現(xiàn)在的設計中是不使用的。有一個例子可以很好的表明這一點：

    美國一家著名的影象探測系統(tǒng)制造商的電路板設計師們最近碰到一件奇特的事：一個7年前就已經(jīng)成功設計、制造并且上市的產(chǎn)品，一直以來都能夠非常穩(wěn)定可靠地工作，而最近從生產(chǎn)線上下線的產(chǎn)品卻出現(xiàn)了問題，產(chǎn)品不能正常運行。
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    所以，邏輯的真確連接也不能使功能真確實現(xiàn)。物理連接的好壞也是功能實現(xiàn)的主要條件。
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    性能的保證就靠PCB的設計了，這個觀點大家都有體會。同樣的邏輯連接，同樣的器件，不同的PCB他們的性能測試結(jié)果就不同。好的設計不光產(chǎn)品穩(wěn)定性高，而且可以通過各種要求苛刻的測試。但不理想的設計就不可能達到這樣的效果。在一些低端產(chǎn)品中，很多廠家使用的芯片組是相同的，邏輯連接也是相似的。唯一的不同就是各自的PCB設計水平的高低，產(chǎn)品的差異性主要就是體現(xiàn)在PCB的設計上了。
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    加工的簡易程度也是PCB設計好壞的一個重要指標。好的PCB設計是方便加工，維護，測試、制造的。PCB的好壞不僅和PCB加工廠家，smt廠家的生產(chǎn)效率有關，還和我們測試、調(diào)試方便息息相關。

- I' r3 r5 t* u+ }    美觀大方也是PCB設計的一個要素。整體的美觀和大氣，使人看到就覺得舒服。PCB也是一件工藝品。好的PCB會讓人駐足留戀的。
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& X: ]- E4 [" N% w4 J* y% A    PCB設計是一門綜合性的學科，是質(zhì)量、成本、時間等多方面相互協(xié)調(diào)的產(chǎn)物。在PCB設計中沒有最好，只有更好�？傊�，高速PCB的設計是今天系統(tǒng)設計領域面臨的嚴肅挑戰(zhàn)，無論是設計方法、設計工具、還是設計隊伍的構(gòu)成以及工程師的設計思路，都需要積極認真地去應對。