【ZiDongHua 之創(chuàng)新自科文收錄關(guān)鍵詞：西門子  EDA  電子設(shè)計自動化 PCB  IC 】

技術(shù)巡回展圓滿落幕 | 下一代電子設(shè)計將如何實現(xiàn)加速創(chuàng)新、降本增效?

在過去的十年間，電子行業(yè)經(jīng)歷了前所未有的變革時代。隨著新一代消費者對電子產(chǎn)品功能與需求的增多，AI、VR、5G、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)應(yīng)用的加入，導(dǎo)致單個電子設(shè)計中，設(shè)計網(wǎng)絡(luò)和器件、設(shè)計約束、高速信號數(shù)量攀升;同時，越來越多的部門和角色參與到電子產(chǎn)品的研發(fā)過程中，致使組織流程和設(shè)計流程變得更加復(fù)雜;并且，伴隨全球諸多因素影響，也對電子設(shè)計全球供應(yīng)鏈帶來不確定性。面對日益增長的創(chuàng)新需求與愈加復(fù)雜的設(shè)計環(huán)境，電子行業(yè)公司亟需加速創(chuàng)新，采取降本增效措施，以應(yīng)對未來挑戰(zhàn)。

2023年5月，西門子EDA跨越上海、北京、深圳、西安和成都五座城市，順利舉辦2023年度技術(shù)巡回展。會議過程中，西門子EDA與電子行業(yè)參與者共同探討，下一代電子產(chǎn)品將如何借助數(shù)字化加速產(chǎn)品創(chuàng)新，實現(xiàn)降本增效。更有西門子EDA專家現(xiàn)場演示電源電子系統(tǒng)設(shè)計及驗證解決方案、從電路仿真到熱仿真的全面解決方案，以及如何通過驗證分析提高產(chǎn)品可靠性等電子行業(yè)熱門話題?？缭缴胶＃哺拔磥碇s。

下一代的電子系統(tǒng)研發(fā)平臺

隨著電子行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型逐漸走向“深水區(qū)”， 下一代的電子系統(tǒng)研發(fā)通常需要包含三個層面的建設(shè)與考量，即數(shù)字底座建設(shè)、數(shù)字化設(shè)計平臺建設(shè)以及數(shù)字化驗證平臺建設(shè)。近些年來，西門子通過不斷的研發(fā)創(chuàng)新與商業(yè)重組，成為電子設(shè)計自動化(EDA)領(lǐng)域的先驅(qū)者，為數(shù)以百計的中國電子半導(dǎo)體客戶提供技術(shù)服務(wù)與支持。

在數(shù)據(jù)管理層面，西門子EDM(electronic data management)解決方案，實現(xiàn)對元器件、模塊、單板和多板系統(tǒng)的“智能座艙”式管理，并支持復(fù)用模塊來高效利用已有的IP資源，提升產(chǎn)品質(zhì)量和交付效率，透過“歸一化”元器件應(yīng)用降低產(chǎn)品成本。在仿真驗證層面，西門子EDA擁有一套覆蓋全流程的自動化仿真工具。在設(shè)計層面，西門子EDA特別強調(diào)提升整體設(shè)計效率的多人、跨專業(yè)團隊的協(xié)同設(shè)計，提供系列先進的工具和解決方案，以滿足不同階段的設(shè)計需求。并且西門子EDA的設(shè)計平臺提供的協(xié)同設(shè)計能力，能夠支持多人同時進行設(shè)計工作，加速交付進度。

電源電子系統(tǒng)設(shè)計及驗證解決方案

電源功率模塊被廣泛應(yīng)用于汽車、能源、醫(yī)療等各個領(lǐng)域，一個系統(tǒng)級設(shè)計，若電源模塊的設(shè)計不合理、驗證不全面，會對整個電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性帶來隱患。針對電源模塊設(shè)計，西門子EDA提供完整的覆蓋從設(shè)計到驗證的解決方案。

一個好的產(chǎn)品設(shè)計通常離不開一個好的產(chǎn)品定義，要將產(chǎn)品定義的功能轉(zhuǎn)化為電路實現(xiàn)，首先需要進行原理圖繪制，并根據(jù)功能對電路原理圖進行層次化設(shè)計;原理圖設(shè)計完成后，基于spice模型，對特定電磁兼容標準進行傳導(dǎo)發(fā)射電路仿真的合規(guī)性分析;為了得到更精準的仿真結(jié)果，從PCB中提取對應(yīng)的寄生參數(shù)信息，自動加載到模擬驗證中，從而達到仿真與實測相吻合的結(jié)果;然后將功能性仿真FFT的結(jié)果作為EMI輻射發(fā)射的激勵源導(dǎo)入Hyperlynx adv求解器中，進行輻射發(fā)射電路仿真的合規(guī)性分析，例如近場，遠場輻射分析。

最后，除了EMI問題，在電源設(shè)計中，由于在電源轉(zhuǎn)換中能耗問題，熱設(shè)計是另一個及其重要的考慮因素。西門子EDA可以提供電熱協(xié)同功能性仿真以及焦耳熱仿，通過改進熱模型和電路設(shè)計，來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和散熱效果。

復(fù)雜PCB的系統(tǒng)熱設(shè)計

復(fù)雜的PCB系統(tǒng)設(shè)計一般有著較大的PCB版圖面積，遠超一般PCB的設(shè)計尺寸，甚至可達數(shù)十萬平方毫米。同時，復(fù)雜PCB系統(tǒng)設(shè)計還涉及跨越多個物理領(lǐng)域的復(fù)雜性。舉例來說，某些設(shè)計中的電源模塊可能并不復(fù)雜，但當涉及到高需求領(lǐng)域如電動汽車的開關(guān)電源電路時，復(fù)雜性便顯而易見。

盡管電源模塊本身可能只包含少數(shù)元件，如IGBT、二極管和電阻，但由于承載的大電流產(chǎn)生的熱量，引發(fā)了多個物理領(lǐng)域的問題，包括高速開關(guān)、電場、熱場以及由熱量引起的電熱應(yīng)力等。因此，這種設(shè)計被歸納為復(fù)雜PCB設(shè)計。

而在電熱系統(tǒng)中，通常會將問題與可靠性設(shè)計綜合考慮。電熱協(xié)同仿真在復(fù)雜PCB系統(tǒng)設(shè)計中發(fā)揮著重要作用。通過建模和仿真焦耳熱問題，可以提前發(fā)現(xiàn)和解決潛在的多物理場問題，確保設(shè)計的可靠性。

高可靠性電子產(chǎn)品自動化簽審平臺

高可靠性產(chǎn)品設(shè)計的定義是指具備良好EMI/EMC控制或沒有噪聲的PCB板。其關(guān)鍵在于控制噪聲源、優(yōu)化傳播路徑以及設(shè)計適當?shù)慕邮詹考?。噪聲在板級設(shè)計中是不可避免的，它由噪聲源、傳播通道和接收部件這三個基本組成部分構(gòu)成。因此，為實現(xiàn)安靜的PCB設(shè)計，需要從這三個方面進行控制和優(yōu)化，以減少噪聲對系統(tǒng)的影響。

在產(chǎn)品設(shè)計完成后，通常需要進行相關(guān)測試確保產(chǎn)品滿足相關(guān)標準要求。傳統(tǒng)的檢查方式需要借助專家和外部評審公司，此類方式通常效率較為地下。西門子EDA Hyperlynx DRC工具，包含105條設(shè)計審核規(guī)范，覆蓋SI、PI、ESD、IC封裝等多個方面。用戶可以借助Hyperlynx DRC工具建立自動規(guī)劃的評審平臺，僅需建立好相關(guān)檢查清單，平臺即可根據(jù)我們預(yù)先設(shè)定的檢查規(guī)則，自動檢查電路板的設(shè)計是否合規(guī)。