高速PCB的并行設(shè)計(jì)策略

     以PCB設(shè)計(jì)的總體流程分析，大致可分為如下幾個(gè)階段：網(wǎng)表導(dǎo)入、封裝建庫(kù)、主設(shè)計(jì)、物理與電性約束設(shè)計(jì)、布局、布線、設(shè)計(jì)評(píng)審、設(shè)計(jì)輸出。對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的設(shè)計(jì)，從任務(wù)本身來(lái)講，布局與布線相對(duì)是繁重的，尤其是布線，從長(zhǎng)期的實(shí)踐經(jīng)歷看，重要信號(hào)的全手工布線依然是布線的主要形式。

    考慮到布局與布線任務(wù)過(guò)程的復(fù)雜性與艱巨性，因此考慮采用并行設(shè)計(jì)方法。對(duì)布局及布線的并行設(shè)計(jì)方法基本類似，目標(biāo)重點(diǎn)不同。下面以布局為例說(shuō)明，對(duì)布線并行設(shè)計(jì)的特殊點(diǎn)將作一個(gè)簡(jiǎn)要描述。

    任務(wù)分析與分解

    布局分析的出發(fā)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)約束與電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)約束含邊框形狀與尺寸要求、安裝孔及特殊元件的定位及限高要求、區(qū)域使用的約束等。

    考慮一個(gè)典型的設(shè)計(jì)實(shí)例，以手機(jī)板設(shè)計(jì)為例。從電路拓?fù)溆^察，大體原理框圖如圖1所示。觀察圖1可以得知，各個(gè)部分的信號(hào)特點(diǎn)對(duì)布局的要求有明顯的差異，各個(gè)部件的布局將按信號(hào)流程展開(kāi)，同時(shí)應(yīng)兼顧屏蔽、電磁兼容(EMC)性等設(shè)計(jì)要求。出于產(chǎn)品可靠性與穩(wěn)定性考慮，還要考慮信號(hào)完整性(SI)問(wèn)題。

    經(jīng)過(guò)對(duì)上述典型設(shè)計(jì)實(shí)例的分析，我們可得到一個(gè)并行設(shè)計(jì)布局的方法：以電路拓?fù)漕愋驼归_(kāi)，為各部件規(guī)劃合適的空間，安排合適的工程師進(jìn)行并行設(shè)計(jì)布局。

    角色安排

    以圖1為例，考慮如下并行設(shè)計(jì)布局的任務(wù)分解：

    1. 通信協(xié)議相關(guān)組，含射頻組件(功放/收發(fā)器/變頻器等)、模數(shù)混合組件、常規(guī)模擬/邏輯組件、數(shù)字基帶處理器等；
 
    2. 應(yīng)用相關(guān)組，含LCD/背光驅(qū)動(dòng)器、圖像處理引擎、應(yīng)用處理器、內(nèi)存(RAM)、閃存(Flash)、存儲(chǔ)(SDCard)等；

    3. 公共信號(hào)相關(guān)組，含各接口、電源及電源管理及時(shí)鐘組件等。

    假定其中的每個(gè)并行階段由一名工程師擔(dān)任并完成。則有如下的角色分配：工程師A負(fù)責(zé)布局設(shè)計(jì)、通信協(xié)議組布局；工程師B負(fù)責(zé)應(yīng)用相關(guān)組布局；工程師C負(fù)責(zé)公共信號(hào)相關(guān)組布局。角色安排原則是重點(diǎn)考慮每個(gè)工程師的技能特長(zhǎng)。

    布局并行設(shè)計(jì)

    圖2為并行設(shè)計(jì)順序圖。其中：工程師A將主設(shè)計(jì)(指導(dǎo)入了網(wǎng)表、進(jìn)行結(jié)構(gòu)約束設(shè)計(jì)、安裝孔已定位的階段性設(shè)計(jì)文檔)作好，按前述分解方法規(guī)劃子布局物料標(biāo)號(hào)，并由設(shè)計(jì)要求進(jìn)行布局區(qū)間分配，制作任務(wù)分配說(shuō)明文檔；工程師A分發(fā)電原理設(shè)計(jì)圖、物料清單、任務(wù)分配說(shuō)明文檔、PCB主設(shè)計(jì)文件等給其他的2位工程師。

    各個(gè)工程師(含工程師A)分別依據(jù)各自的布局區(qū)域及相關(guān)要求進(jìn)行布局，布局結(jié)束后，刪除與自身任務(wù)無(wú)關(guān)的器件。通過(guò)PCB工具軟件導(dǎo)出各自的子布局文件并提交給負(fù)責(zé)工程師A。

    工程師A接收到各子布局文件后，仍然通過(guò)PCB工具軟件依次導(dǎo)入子布局文件到自身的子布局文件。工程師A根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行后的布局調(diào)整與優(yōu)化。 



 
    布線的并行設(shè)計(jì)

    布線分析的出發(fā)點(diǎn)一般是電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)加電信號(hào)分析。電信號(hào)可分為關(guān)鍵信號(hào)(指有嚴(yán)格電性約束的信號(hào))與非關(guān)鍵信號(hào)兩類。

    仍考慮前述的手機(jī)板設(shè)計(jì)實(shí)例，各個(gè)部分對(duì)布線的要求是有明顯差異的。各個(gè)部件的布線依然需按布局要素與信號(hào)流程展開(kāi)，同時(shí)兼顧各項(xiàng)電性能設(shè)計(jì)要求。

     對(duì)上述典型設(shè)計(jì)實(shí)例，可以考慮實(shí)施如下并行設(shè)計(jì)布線的方法：以電路拓?fù)漕愋?即要求區(qū)域分割)與信號(hào)流程展開(kāi)，確定布線優(yōu)先級(jí)。對(duì)布線優(yōu)先級(jí)高的(往往也是工作量較大的)，則優(yōu)先進(jìn)行布線以保證性能與進(jìn)度。

    可考慮在高優(yōu)先級(jí)布線任務(wù)中進(jìn)行并行設(shè)計(jì)任務(wù)分配，后由負(fù)責(zé)工程師進(jìn)行后的完善與整理。另外，對(duì)工具的運(yùn)用與布局階段有所不同，布線階段導(dǎo)出、導(dǎo)入的將是子設(shè)計(jì)文件。

    本文小結(jié)

    本文經(jīng)過(guò)對(duì)一個(gè)手機(jī)板設(shè)計(jì)實(shí)例的原理分析描述了并行設(shè)計(jì)的方法，通過(guò)對(duì)任務(wù)的劃分與工具的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了并行設(shè)計(jì)的操作，既達(dá)到優(yōu)勢(shì)資源互補(bǔ)，又保證了設(shè)計(jì)質(zhì)量與時(shí)間進(jìn)度要求。