Mentor Graphics玩跨界混搭，为独立工程师和IC界带来福音

　　全球的电子产品越来越复杂、精细，但是依然要求低成本和快速上市。全球的企业都多了很多称为“独立工程师”的人群，但依然要满足企业的需求。在日前举办的Mentor Graphics技术巡回研讨会上，Mentor Graphics系统设计部门业务发展经理David Wiens、Mentor Graphics亚太区PCB资深业务发展总监孙自君先生向记者详细介绍了Mentor Graphics如何通过自己的设计软件帮助独立工程师，并帮助企业节省成本、提高效率。

　　为独立设计师定制的PCB软件:PADS

　　PCB市场正随着越来越多的独立工程师的加入以及企业运作方式的改变而发生变化。这些独立工程师一般在中小型企业内工作，或者隶属于大型企业内的个别团队(如建筑原型、验证参考设计和执行制造研究)，他们负责执行印刷电路板(PCB)电子产品的全流程设计、分析和制造数据交付任务。过去，PCB市场主要分为企业级、中端和低端市场，现在可以分为企业级(每个人分工明确)、独立项目级(产品复杂但是组织很简单，一个人需要负责更多的部分)以及个体驱动级(产品和组织都很简单)。公司的大小不影响是否使用企业级分工的软件，使用什么样的软件只取决于公司协作方式。Mentor Graphics针对PCB市场的变化分别推出了Xpedition、PADS以及与Digi-Key联合开发的设计系列(基于PADS做设计)。

　　针对独立工程师，Mentor Graphics新推出的三款全新PADS产品(标准型、标准加强型和专业型)不仅具有PADS易用性的典型特征，还以合理价位体现了三种设计技术水平。这有效地创造了一类全新的PCB设计解决方案。新的PADS系列产品利用Mentor 旗舰产品Xpedition所使用的各种技术解决最先进设计中的复杂性挑战。Mentor的易用产品结合这些技术满足了负责各种设计和分析的独立工程师的关键需求，因为他们可能只是偶尔在设计过程中使用一种工具，并且必须快速高效地完成以便进行下一步。

　　PADS新产品包括：(1)PADS Standard-原理图和电路板设计，带有中心库、封装创建向导和归档管理功能。(2)PADS Standard Plus-除了PADS Standard功能以外，还有先进的电路约束管理器、高速电路设计和拓扑结构更改、PCB中心库的创建和管理、支持HyperLynx的信号/热/模拟仿真等。(3)PADS Professional-除了PADS Standard Plus功能以外，还包括Xpedition所使用的相关技术，如人工智能草图布线器、2D/3D实时同步设计、按功能模块布局、器件和网路浏览器、生产准备和设计审查/比较。

　　Mentor Graphics PADS与竞争对手产品相比有很多优势。Wiens先生举了几个例子：“先进的PCB布局，如2D/3D布局、Sketch Router，以实现最复杂的设计;约束管理器可以保证高速设计的拓扑结构图和可制造性分析的正确性，尽可能使产品从设计到制造一次性成功(正向设计)，提高了效率;进行信号完整性分析/热/模拟仿真、DRC和DDRx检查及IR压降分析、独立设计检查，从而最大限度减少昂贵而费时的验证周期。”

　　“我们的竞争者Altium、Cadence都无法满足独立工程师的需求。使用PADS以后，独立工程师们不再需要为性能妥协，而且能够灵活地从个人级过渡到到企业级。Mentor Graphics在PCB设计软件市场占有41%的市场份额，而且投资比竞争者大了若干倍。这一切都是为不同类型的用户提供更优质的服务。” Wiens先生自信地表示。

　　跨界的明星：Xpedition Package Integrator

　　正因为有如此大的投入，才有Mentor Graphics 旗舰产品Xpedition的全新解决方案Package Integrator的诞生。它是业内用于集成电路 (IC)、封装和印刷电路板 (PCB) 协同设计与优化的最广泛的解决方案。

　　“任何产品设计都会涉及电子、机械和软件等多种约束，如图1所示。芯片-封装-电路板设计这三个阶段之间一般是密不透风的，会由于某一个阶段的瓶颈而影响下一阶段的设计，Mentor想改变这种现状。例如，如果你认为英特尔、高通的芯片管脚布局不好，由于系统设计与IC设计是隔离的，你可能只能替换为符合你管脚布局要求的展讯或者联发科的芯片，那么，可能从IC到参考设计都需要替换。再如Xilinx的FPGA，Xilinx把很多功能(存储和处理器)做在一起时，良率很低。于是他们把一个芯片拆成4小块，良率增高，再封装在PCB上。”Wiens先生总结道：“预判如何封装、如何生成是十分关键的问题。第一步是想如何封装;第二步决定数据如何传递，如电阻是放在电路上还是放在芯片中。信息孤岛如何传递信息，大小、性能、能效是你最关心的事情。过去没有具体工具实现，只有靠经验估计。”

　　Xpedition Package Integrator 解决方案可自动规划、装配和优化当今复杂的多芯片封装。它采用一种独特的虚拟芯片模型概念，可真正实现 IC 到封装协同优化。该解决方案可确保 IC、封装和 PCB 相互优化，以通过高效减少层数、优化互连路径，以及精简/自动化对设计流程的控制，降低封装基板和 PCB 成本。Package Integrator 产品还提供了业界第一个用于球栅阵列 (BGA) 球映射规划和优化的正式流程。该流程根据用户规则定义、基于“智能管脚”的概念。

　　Xpedition Package Integrator包括约束管理、库管理、连接管理、电气建模、ESO/DRC、物理层设计、热仿真和生产等。其是一个跨越的集成平台，一个软件就可以实现装配规划和优化。孙自君先生表示：“如图2所示，EDA中线输入/输出形式以及多模式连接管理，使得 Package Integrator能同时处理IC数据、封装数据和板级数据。多模式连接管理系统，结合了硬件描述语言 (Verilog HDL/VHDL)、电子表格和原理图，可提供跨域管脚映射和系统级跨域逻辑验证。跨域互连优化实现IC、封装、PCB不同系统间的连接可视化并一起优化;互连路径的智能拆散(如图3所示)，可以减少层数并提高信号质量。由于不可能让客户马上把之前的软件替换，其提供与各种设计软件的接口，让Xpedition Package Integrator与其他设计软件协同工作。”

　　“结合从热建模和电磁建模中得到的关键参数，对满足性能目标至关重要。在快速发展的细分市场中，要满足产品开发和发布的时间安排，将这个过程自动化是必不可少的工作。Package Integrator中的库开发实现完全自动化，可基于公司的标准实现完全的定制化。”Wiens先生解释道：“Package Integrator提供功能强大、全面且直观易用的多模物理 Layout 工具，可为 PCB、MCM、SiP、RF、软硬板和 BGA 设计提供业界领先的布线技术。Xpedition Package Integrator 流程充分利用了其他 Mentor Graphics 工具，例如 HyperLynx信号和电源完整性产品、FloTHERM计算流体动力学 (CFD) 热建模工具，以及 Valor NPI 基板制造检查工具。为完善其协同设计解决方案，Mentor Graphics 于 2014 年收购了 Nimbic 公司。Nimbic 技术提供麦克斯韦式精确三维全波电磁 (EM) 高性能仿真解决方案，可精确计算芯片-封装-电路板仿真的复杂电磁场。”

　　芯片和系统的复杂性已经远远超出了人们的预期，而很多设计软件并没有从实质上把复杂设计简单化，相反，工程师需要花很多时间去学习繁琐的软件工具。Wiens先生表示：“我们最大的竞争对手Cadence有三种工具，而我们Mentor Graphics 只用一种工具就能保质保量地完成所有事情，并实现真正的芯片-封装-电路板协同设计和优化，从而以最低的成本让您的系统设计实现最佳的性能与功耗比。”