独立工程师的兴起

随着人口结构的变化,我们业内的老人们——PCB设计大师们——都即将退休或者将这个艰巨的任务移交给X世代和Y世代。通过技术造就的这几代人,将在没有曾让我们这些老人受益的经历的情况下,完成要求最高的设计。

    而最糟糕的是,这些大有前途的设计师们将会是那些需要应付设计和布局任务的工程师们,因为专门的PCB设计师岗位已经被淘汰。除了经过严格的培训,这些人们还能做些什么来成为优秀的独立工程师呢?

    大多数资深的PCB设计师们都是从绘图桌上开始他们的职业生涯的。在20世纪70年代末,主流市场上出现了基本的PCB设计软件。PCB设计师的电脑技能提高了,并且在你们知道最新的EDA软件工具之前,我们都已经都很熟悉它了。自从EDA出现之后就有一些争议,人们认为布局和工程之间的界线变得模糊了。熟悉EDA软件的工程师可以生产一块复杂的PCB,这就不再需要PCB设计师了。

1.工程师们需要通过大量的训练才能使用软件。在很多情况下,这根本不可能,失去的的机会成本也很大。

2.为了保持熟练,工程师们必须经常使用软件。这对于一个有各种职责每年只做一至两个项目的繁忙的工程师来说会是一个问题。

3. 工程师必须对于围绕PCB制造和装配的设计原则有一个透彻的理解,才能生产出具有可靠性的、可制造的产品。

最终结果是工程师们通常不适用软件而是依赖于PCB设计师的应用以及制造的知识来指导他完成整个过程。另外,在大多数情况下,PCB设计师努力使用分析软件并且要求参加广泛和持续的培训课程。所以,EDA工具的下一个创新不仅需要能够被快速采用,同时也需要使用简单,但人需要具备所有今天的设计师们用来设计复杂电路板所需的特性。

    过去,工程师们与布局工具疏远了。许多人站在PCB设计师的肩膀上,在设计阶段提供意见。这种方法并不十分有效。它限制了工程师们尝试替代方案的能力。然而,新一代的工程师们会拥有鼠标的控制权,做出更好的设计决策。这可能是一个积极的方面,因为设计的复杂性——带有快速的上升时间信号——达到了一个高速数字电路板能够展现出RF特征的高度。工程师和传统的PCB设计师不一样,他们更关注传输线的问题,包括信号和电源完整性要求,以及能够在百忙之中对他们拥有的选择做调查,节省了宝贵的开发时间。

如今,PCB设计过程需要的不仅仅是原理图捕获和PCB布局设计。随着电子系统的复杂程度越来越高,工程师们需要在脑海中进行整个产品的开发。可以使用包含PCB设计功能的设计工具,再加上全面的方针和分析,确实给予设计工程师很大的信心,让他们相信他们的产品能够按期交付并且具有最佳的性能和可靠性。

为了创造一款稳定而可靠的产品,必须要满足所有高速和生产约束。随着电子产品变得越来越小、越来越快并且包装越来越密集,工程师们不得不考虑散热方面的问题(图2)并使用虚拟样机来满足严格的时间表。进入产品创新平台。一些新的工具比如新的Mentor Graphics PADS PCB产品创作平台含有各种生产力增强功能,是专为个人和小型团队开发的,被用于电子产品的设计。

    以前阻碍独立设计师的问题已经通过提供下列方案得以解决:

1.专业的简单易用且具有高度自动化功能布局工具为工程师们提供了创造最复杂设计的特殊控制力。我们熟悉的GUI使偶尔使用它的用户也能快速的学会并且投入生产。

2.功能强大且易于使用的约束管理系统为创造、审查和检验PCB设计规则提供了通用的、经整合的约束定义环境。这个系统支持在某一环境中的电气和物理约束的定义和验证,消除了对于单独的数据库的需求,并简化了复杂约束复杂的约束项的进程,同时还能提高设计准确性。

    3. 除了ECAD-MCAD协作和EMC验证工具,与Valor NPI的紧密集成,用于DFM的验证,同时向制造优化切换。这确保了所有的生产数据都能被包括并同步,并保留了设计师的设计初衷。此外,Valor NPI在设计过程中提供了并行的DFM分析,应用了近700条制造规则,确保制造过程中的合规性并将发生修改的可能性最小化。

随着产品创新平台的发布,PADS已经包括了FloTHERM XT的选项,能够利用功能强大的求解器和对快速有效的电子冷却模拟进行网格划分,与MCAD和PADS设计流程共同工作。几何和非几何的SmartParts和数据库功能让工程师们可以使用全套最流行的快速准确创建模型组件。你可以很容易地通过使用几何参数变化、属性(例如,材料,热),和解决方案的参数来定义、解决和分析结果,从而显著提升设计优化过程。

  与PCB布局地紧密集成减少了耗时的数据转换,并能预防代价高昂的错误。可以在导入FloTHERM之前方便地修改电路板和组件的布局,比如位置、大小、方向、形状和建模水平。

    冷却不足会导致可靠性差、工期延误,以及生产成本增加。这在当今高精密度地高性能设备中特别相关。整个设计空间中适当的热管理对于电子产品地按期交付、按预算交付和可靠性至关重要。

此外,电力输送和可靠性是当今用现代化、高性能数字电路进行产品创作的关键。在产品创造过程中尽早识别电力输送问题可以预防不可预测的、间歇性的电路问题。HyperLynx DC Drop电源完整性分析环境很容易设置和使用,能够在无需花费数周软件培训的情况下给出仿真结果。配电问题可以在设计的早期识别,甚至早在布局之前。IR压降问题(图3)也可以被识别——否则将很难在实验室中发现——并且解决方案可以在易于使用的“假设”环境中进行研究。一旦布局完成,可以确认结果以保证遵循了恰当的规则。这将最终减少原型的返工,并更快的将产品推向市场,同时也能创造更可靠的产品。

下一代拥有的对他们有利的一大优势是信息的可用性。我记得在我那个时代,我们需要购买实体书和杂志以获取技术信息。然而现在,只需要说出“OK Google”就会有大量的信息呈现在我们的指尖。试想一下,如果在我们那个时代我们这些老家伙也能有这么强大的搜索引擎,那我们现在能知道多少信息?更年轻的Z世代是从没经历过前互联网时代的第一批人。对它们来说,杂志只不过是不能工作的iPad。

随着高科技的发展,下一代的PCB设计师,也就是独立工程师,都非常精通电脑,也更擅长通过操作应用软件来实现他们所需要的结果。鉴于现在不断下降的对于上市时间的制约,这些家伙做好了充分的准备来应对提高设计流程效率的多元化的环境。年轻一代有很多新的思路和更高效的流程。成功建立在经验之上,但是有了能够提供覆盖了前人大量经验的自动功能的最新EDA工具,独立工程师们将把设计集成和设计复杂性推向一个新的水平。