Mentor Graphics玩跨界混搭，為獨立工程師和IC界帶來福音

　　全球的電子產品越來越復雜、精細，但是依然要求低成本和快速上市。全球的企業都多了很多稱為“獨立工程師”的人群，但依然要滿足企業的需求。在日前舉辦的Mentor Graphics技術巡回研討會上，Mentor Graphics系統設計部門業務發展經理David Wiens、Mentor Graphics亞太區PCB資深業務發展總監孫自君先生向記者詳細介紹了Mentor Graphics如何通過自己的設計軟件幫助獨立工程師，并幫助企業節省成本、提高效率。

　　為獨立設計師定制的PCB軟件:PADS

　　PCB市場正隨著越來越多的獨立工程師的加入以及企業運作方式的改變而發生變化。這些獨立工程師一般在中小型企業內工作，或者隸屬于大型企業內的個別團隊(如建筑原型、驗證參考設計和執行制造研究)，他們負責執行印刷電路板(PCB)電子產品的全流程設計、分析和制造數據交付任務。過去，PCB市場主要分為企業級、中端和低端市場，現在可以分為企業級(每個人分工明確)、獨立項目級(產品復雜但是組織很簡單，一個人需要負責更多的部分)以及個體驅動級(產品和組織都很簡單)。公司的大小不影響是否使用企業級分工的軟件，使用什么樣的軟件只取決于公司協作方式。Mentor Graphics針對PCB市場的變化分別推出了Xpedition、PADS以及與Digi-Key聯合開發的設計系列(基于PADS做設計)。

　　針對獨立工程師，Mentor Graphics新推出的三款全新PADS產品(標準型、標準加強型和專業型)不僅具有PADS易用性的典型特征，還以合理價位體現了三種設計技術水平。這有效地創造了一類全新的PCB設計解決方案。新的PADS系列產品利用Mentor 旗艦產品Xpedition所使用的各種技術解決最先進設計中的復雜性挑戰。Mentor的易用產品結合這些技術滿足了負責各種設計和分析的獨立工程師的關鍵需求，因為他們可能只是偶爾在設計過程中使用一種工具，并且必須快速高效地完成以便進行下一步。

　　PADS新產品包括：(1)PADS Standard-原理圖和電路板設計，帶有中心庫、封裝創建向導和歸檔管理功能。(2)PADS Standard Plus-除了PADS Standard功能以外，還有先進的電路約束管理器、高速電路設計和拓撲結構更改、PCB中心庫的創建和管理、支持HyperLynx的信號/熱/模擬仿真等。(3)PADS Professional-除了PADS Standard Plus功能以外，還包括Xpedition所使用的相關技術，如人工智能草圖布線器、2D/3D實時同步設計、按功能模塊布局、器件和網路瀏覽器、生產準備和設計審查/比較。

　　Mentor Graphics PADS與競爭對手產品相比有很多優勢。Wiens先生舉了幾個例子：“先進的PCB布局，如2D/3D布局、Sketch Router，以實現最復雜的設計;約束管理器可以保證高速設計的拓撲結構圖和可制造性分析的正確性，盡可能使產品從設計到制造一次性成功(正向設計)，提高了效率;進行信號完整性分析/熱/模擬仿真、DRC和DDRx檢查及IR壓降分析、獨立設計檢查，從而最大限度減少昂貴而費時的驗證周期。”

　　“我們的競爭者Altium、Cadence都無法滿足獨立工程師的需求。使用PADS以后，獨立工程師們不再需要為性能妥協，而且能夠靈活地從個人級過渡到到企業級。Mentor Graphics在PCB設計軟件市場占有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質的服務。” Wiens先生自信地表示。

　　跨界的明星：Xpedition Package Integrator

　　正因為有如此大的投入，才有Mentor Graphics 旗艦產品Xpedition的全新解決方案Package Integrator的誕生。它是業內用于集成電路 (IC)、封裝和印刷電路板 (PCB) 協同設計與優化的最廣泛的解決方案。

　　“任何產品設計都會涉及電子、機械和軟件等多種約束，如圖1所示。芯片-封裝-電路板設計這三個階段之間一般是密不透風的，會由于某一個階段的瓶頸而影響下一階段的設計，Mentor想改變這種現狀。例如，如果你認為英特爾、高通的芯片管腳布局不好，由于系統設計與IC設計是隔離的，你可能只能替換為符合你管腳布局要求的展訊或者聯發科的芯片，那么，可能從IC到參考設計都需要替換。再如Xilinx的FPGA，Xilinx把很多功能(存儲和處理器)做在一起時，良率很低。于是他們把一個芯片拆成4小塊，良率增高，再封裝在PCB上。”Wiens先生總結道：“預判如何封裝、如何生成是十分關鍵的問題。第一步是想如何封裝;第二步決定數據如何傳遞，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、能效是你最關心的事情。過去沒有具體工具實現，只有靠經驗估計。”

　　Xpedition Package Integrator 解決方案可自動規劃、裝配和優化當今復雜的多芯片封裝。它采用一種獨特的虛擬芯片模型概念，可真正實現 IC 到封裝協同優化。該解決方案可確保 IC、封裝和 PCB 相互優化，以通過高效減少層數、優化互連路徑，以及精簡/自動化對設計流程的控制，降低封裝基板和 PCB 成本。Package Integrator 產品還提供了業界第一個用于球柵陣列 (BGA) 球映射規劃和優化的正式流程。該流程根據用戶規則定義、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、物理層設計、熱仿真和生產等。其是一個跨越的集成平臺，一個軟件就可以實現裝配規劃和優化。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能同時處理IC數據、封裝數據和板級數據。多模式連接管理系統，結合了硬件描述語言 (Verilog HDL/VHDL)、電子表格和原理圖，可提供跨域管腳映射和系統級跨域邏輯驗證。跨域互連優化實現IC、封裝、PCB不同系統間的連接可視化并一起優化;互連路徑的智能拆散(如圖3所示)，可以減少層數并提高信號質量。由于不可能讓客戶馬上把之前的軟件替換，其提供與各種設計軟件的接口，讓Xpedition Package Integrator與其他設計軟件協同工作。”

　　“結合從熱建模和電磁建模中得到的關鍵參數，對滿足性能目標至關重要。在快速發展的細分市場中，要滿足產品開發和發布的時間安排，將這個過程自動化是必不可少的工作。Package Integrator中的庫開發實現完全自動化，可基于公司的標準實現完全的定制化。”Wiens先生解釋道：“Package Integrator提供功能強大、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 設計提供業界領先的布線技術。Xpedition Package Integrator 流程充分利用了其他 Mentor Graphics 工具，例如 HyperLynx信號和電源完整性產品、FloTHERM計算流體動力學 (CFD) 熱建模工具，以及 Valor NPI 基板制造檢查工具。為完善其協同設計解決方案，Mentor Graphics 于 2014 年收購了 Nimbic 公司。Nimbic 技術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，可精確計算芯片-封裝-電路板仿真的復雜電磁場。”

　　芯片和系統的復雜性已經遠遠超出了人們的預期，而很多設計軟件并沒有從實質上把復雜設計簡單化，相反，工程師需要花很多時間去學習繁瑣的軟件工具。Wiens先生表示：“我們最大的競爭對手Cadence有三種工具，而我們Mentor Graphics 只用一種工具就能保質保量地完成所有事情，并實現真正的芯片-封裝-電路板協同設計和優化，從而以最低的成本讓您的系統設計實現最佳的性能與功耗比。”