Ne huzalozza el az időt!

A NyÁK-lapoknak számos követelményt kell egyszerre kielégíteniük. Hogy csak néhányat említsünk: korlátozott a hely, a méreteket a környező mechanika alá kell rendelni, valamint meg kell felelni a jelterjedés, az elektromágneses kompatibilitás és a hőleadás kívánalmainak is. A sokféle szempont érvényesítésére a piaci nyomás egyre kevesebb időt enged. Az ellenmondást csak hatékony tervezőrendszer oldhatja fel.

A hardvertervező mérnökök az utóbbi években egyre bonyolultabb feladatokkal szembesülnek a NyÁK-tervezés területén. A mai elektronikus áramkörökre egyre kisebb hely jut, és egyre sűrűbb alkatrész-elhelyezéssel készülnek. Gyakori követelmény a hordozhatóság is. Növekszik az áramkörök működési frekvenciája, és az új funkciók gyakran olyan elektromos jellemzők alkalmazását követelik meg, amelyekre korábban nem volt szükség.
A NyÁK-tervezés talán leginkább időigényes szakasza az áramköri huzalozás. Ahhoz, hogy határidőre végezzünk és elsőre sikerüljön a megfelelő nyomtatás kialakítása, el kell érnünk, hogy gyorsan és könnyen tudjuk szerkeszteni az egyedi szabályokkal rendelkező sávokat, mint amilyenek például az egyforma jelterjedési idejű jelcsoportok vagy a differenciális vezetősávok.
Annak érdekében, hogy lépést tarthassunk a komplexitás rohamos növekedésével, szélesebb körű és pontosabb beállítási lehetőségekre van szükség a tervezési szabályok definiálásában, valamint az egyedi formájú, nyomtatott rádiófrekvenciás alkatrészek rajzolásában egyaránt.

Támogat is, meg nem is

A NyÁK-tervező megoldásokban alkalmazott automatizált szerkesztőfunkciók elterjedése lehetővé tette, hogy a hardvermérnökök egyre összetettebb fejlesztéseket végezhessenek. Érdekes példa erre az automatikus huzalozási, azaz az Auto Routing eszközkészlet. Ezzel együtt a tervek komplexitásának növekedtével egyre nagyobb hangsúly kerül a huzalozási szabályok meghatározására és azok betartására, hogy az automatikus eszközök is megközelíthessék a kézi huzalozás minőségét. Bár az áramkörök tervezésénél legtöbbször kézi huzalozást alkalmazunk, ám az „interactive” és az „autorouting” között egy körültekintően megválasztott középút lehet igazán célravezető a piaci határidők betartása és a minőségi követelmények megfeleltetése között. Az „autorouter” nagy segítséget nyújthat a bonyolultabb huzalozási feladatok esetén, mint amilyen például a differenciális vezetőpárok huzalozása, a vezetősávok és csoportok hosszának finomhangolása, a gyártás-optimalizációs feladatok, a mikrofuratok (microvia) vagy éppen a többrétegű, laminált technológiák (build-up technology), amelyek egyre gyakoribbak a nagy alkatrész-sűrűségű és nagysebességű nyomtatott áramköröknél. Az „autorouter” használata nagyon hatékonnyá válhat, ha előre meghatározzuk a huzalozási stratégiát, és körültekintően alakítjuk ki az ehhez szükséges szabályrendszert is.
Igaz, ennek is megvannak a maga korlátai, amikkel számolnunk kell. Előfordulhat, hogy – eredeti funkciójával épp ellenkezőleg – nem megkönnyíti, hanem inkább megnehezíti az áramköri huzalozás szerkesztését. Néhány példa, melyek miatt a hardvermérnökök kerülik az „Auto Routing” funkciókat:

• Alacsonyabb minőség a kézi szerkesztéshez képest,

• Automatikus huzalozás utáni időigényes tisztogatási munkák,

• Túl sok furat,

• Egyszerűen nem érik el egy kézzel szerkesztett huzalozás mérnöki „eleganciáját”.

Gyakori nehézség az is, hogy a modern NyÁK-ok akár több ezer vezetősávot tartalmazhatnak, melyek megrajzolása egyes kritikus esetekben igen nehéz és bonyolult feladat lehet. A legjobb válasz ezekre a tervezői kihívásokra, hogy már a huzalozás előtt körültekintően csoportokba rendszerezzük az összeköttetéseket, és hatékony huzalozási stratégiát alakítunk ki. A huzalozási csoportok kialakításával lehetőségünk van keresni és kijelölni azokat a vezetékeket és csoportokat, amelyeket szűk tűrésű követelményrendszer szerint kell huzalozni.
Mind az automatikus, mind a kézi huzalozás esetén körültekintő előkészítés és a stratégiának megfelelő végrehajtás szükséges a kívánt végeredményhez. Általában leginkább akkor tudjuk sikeresen alkalmazni az „Auto Routing” funkciókat, ha időt szánunk az előkészítésre, a tervezési szabályok meghatározására és a tervezési adatbázis felépítésére. Ezenkívül a tervezőmérnök tapasztalata és az „Auto Routing” algoritmussal kapcsolatos ismeretei is befolyásolják a végeredményt.
A legtöbb hardvermérnök fejében már az alkatrészek elhelyezésekor kezd kialakulni egy lehetséges huzalozási vázlat. Körültekintést igényel az alkatrészek elrendezése, továbbá a hűtési felületek megválasztása során meg kell felelni az elérhető alkatrész-lábkiosztásoknak és furattípusoknak. Mindeközben a legnagyobb prioritást igénylő vezetők esetén, melyek döntően kézi huzalozással készülnek, külön figyelmet kell fordítani a vonatkozó tervezési szabályok betartására.
Időigényes és fárasztó feladatnak tűnhet az „auto router” olyan szintű konfigurálása, mellyel elérhető a tervező elképzelésének megfelelő útvonal. Éppen ezért a legtöbb hardvermérnök inkább bízik a kézi szerkesztésben, különösen a kritikus fontosságú vezetősávok esetében.

Sketch Router – a hibrid válasz

A Mentor Graphics Sketch Router alkalmazása során nincs szükség fáradságos konfigurálásra. Komplex huzalozási feladatok valósíthatók meg a hardvertervező elképzelése szerint, „valós időben”. Az egyedülálló környezet egy sor magas szinten integrált, automatizált „routing” eszközt kínál, mint például a „sketch router”, a „real trace routing”, vagy a „dynamic push-and-shove” funkciók. Ezen képességek együtt egy merőben új, progresszív élményt nyújtanak, felhasználói irányítással magas minőségű eredményre vezetnek, és kivételes tervezői produktivitást tesznek lehetővé.

A Sketch Router szolgáltatásai:

• Egy „sketch” mozdulattal kijelölhetjük a választott vezetősávok útvonalát,

• Magas tervezési minőséget érhetünk el a kézi huzalozásnál jelentősen gyorsabban,

• Önálló vezetőket, de vezetők százait is huzalozhatjuk egyidejűleg,

• Differenciális vezetőpárokat huzalozhatunk,

• Továbbfejlesztett huzalozást végezhetünk az automatikus „pin escape” funkcióval, fölösleges furatok nélkül.

A Sketch Router használata meglepően egyszerű: a tervező csak rajzol egy vonalat, amellyel kijelöli a vezetősávok elvárt útvonalát. Kifogástalan minőség érhető el, melynek karakterisztikája megegyezik a kézi huzalozáséval. Minimális tisztogatásra lehet csak szükség, de gyakran egyáltalán nem is kell utólagos korrekciót végezni.

Hogyan segíthet önnek a PADS a huzalozásban?

A PADS fejlett áramkörtervező eszközkészletével bármilyen terv hatékonyan és egyszerűen készíthető el az alkatrészsűrűséget és a nagysebességű jeleket is figyelembe véve, a NyÁK-tervezési céloknak megfelelve. A PADS interaktív huzalozási képessége rendkívül rugalmasan alkalmazható, és lehetővé teszi, hogy a tervező különböző útvonalak közül válasszon, a megengedett szigetelési távolságok és a meghatározott tervezési szabályok megtartásával.
A PADS interaktív huzalozás pontosan kezeli a nagysebességű jeleket, a szimmetrikus (differenciális) jelpárokat és az olyan jelcsoportokat, ahol követelmény az egyforma jelterjedési idő. Ezek lehetővé teszik a megfelelést a nagysebességű áramkörök tervezési kritériumainak.

• A tervezési szabályok ellenőrzése (DRC – Design Rules Check) valós időben segíti a tervezőt, hogy egyetlen szabályt se sértsen meg a tervezés közben. Ezzel jelentősen csökkenti az áramköri verzió elkészülte után szükségessé váló utólagos javítások számát.

• RF-csatornák árnyékolása esetén a PADS automatikus furatkitöltő funkcióval és a vezetősávok sarkának lecsapásával is támogatja a rádiófrekvenciás áramkörtervezést.

• Fizikai tervrészletek újrafelhasználásával gyorsan tervezhet ismétlődő vagy többcsatornás áramköröket, de könnyedén felhasználhat korábban már bevált megoldásokat (pl: tápegység áramköröket) is.

• A speciális lábkiosztás-szerkesztő megoldások segítségével javíthatja a tervezés minőségét, felgyorsítva olyan áramkörök tervezését, melyek BGA (ball grid array), CSP (chip-scale package), MCM (multi-chip module) vagy COB (chip-on-board) integrált áramköröket tartalmaznak.

• A tesztelhetőségi analízis és az ellenőrző funkciók biztosítják a 100%-os tesztelhetőséget a teljes áramköri lap minden vezetékét beleértve.

A PADS az automatikus huzalozáshoz egyszerű és hatékony felhasználói felülettel rendelkezik, mely illeszkedik a tervezési szabályokhoz. A nagysebességű áramkörök tervezési szabályai lehetővé teszik a szimmetrikus (differenciális) jelpárok huzalozását és egyedi szabályok létrehozását, hogy a mérnök kifinomult tervet készíthessen nagysebességű alkalmazásaihoz.

Fülöp Attila – EDMD Solutions Kft.

EDMD Solutions Kft.

1087 Budapest, Könyves Kálmán krt. 76.
Tel.: +36 1 461 9000, e-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
www.edmd.hu 

Még több EDMD

Címkék: PADS | Mentor Graphics | Sketch Router