​高速高密度PCB设计新挑战的仿真“软化”

高速高密度PCB设计新挑战的仿真“软化”

仿真是对虚拟样机进行综合考虑的测试。 随着设计变得越来越复杂，工程师不可能实现每一个方案。 这时，他们只能用高级模拟来代替测试来判断。

当今的系统设计，除了高速、高密度电路板带来的挑战外，产品快速上市的压力使得仿真成为系统设计不可或缺的手段。 设计者希望在设计阶段利用先进的仿真工具找出问题，从而高效率、高质量地完成系统设计。

在传统的电路板设计中，工程师很少采用仿真的手段。 更多的时候，我们利用上游芯片厂商提供的参考设计和设计指导规则（即白皮书），结合工程师的实际经验进行设计，然后对设计生产的原型进行反复测试，找出问题，修改设计 。 如此循环下去，直至问题基本解决。 即使偶尔使用仿真工具进行设计，也仅限于局部电路。 修改电路意味着时间上的延迟，这在产品快速推出的压力下是不可接受的。 尤其是对于大型系统，一个小小的修改可能就需要推翻整个设计。 俗话说“一变而牵一发而动全身”，给电路板厂家带来的损失是难以估量的。

产品质量难以保证、开发周期不可控、过度依赖工程师经验……这些因素使得上述设计方法难以应对日益复杂的高速高密度PCB设计带来的挑战， 因此必须使用先进的模拟工具来解决它们。 “上游芯片厂商给出的设计方案是基于自己的模板，而系统厂商的产品不可能与上游厂商完全相同；同时，某一芯片的设计要求可能与上游厂商的设计要求相矛盾。 另一个，所以设计方案必须通过仿真来确定。” 陈兰冰说道。

从某种意义上说，仿真就是让软件能够完成只能通过测试物理样机才能完成的对虚拟样机的功能评估。 这是一种更“软”、更经济的解决方案。

然而，高速、高密度电路板的仿真与传统的仿真不同。 “传统的仿真是针对原理图进行的，只是添加激励，看输出来判断功能是否正确。高速仿真是在功能正确的前提下看设计的性能。它既针对原理图，又针对原理图。” 图表和 PCB 设计。” 通过仿真工具可以判断哪种方案更接近实际需求。 在满足性能要求的基础上，判断哪种方案成本更低，在性能设计和系统成本之间找到平衡点。 Yulif说：“利用仿真工具，我们可以判断系统改进的方向是否正确，为设计指明方向，提高首板的成功率，让产品更快地走向市场。但是，无论怎样， 仿真结果与测试结果有多接近，它不能取代实际的测试系统。”

测试是对系统性能的真实判断，包括所有真实环境因素。 然而，仿真是对虚拟样机的“测试”，是针对某些特定条件的。 没有任何工具可以同时考虑所有真实条件并进行模拟。 但随着技术的发展和工具的不断完善，仿真结果与实际测试结果的近似度越来越高，这对于设计来说越来越有意义。 同时，也对工程师提出了更高的要求。 虽然工具越来越好用，但仿真结果的判断和改进方法取决于工程师的技术水平和理论基础。

目前，在高速PCB仿真中，EMC/EMI的效果最不理想。 这是因为对于高速系统，由于过孔效应的影响，需要对系统进行三维建模，以有效模拟真实环境。 然而，对于PCB这样庞大而复杂的系统，对其进行3D建模是非常困难的。 目前主要采用专家检查的方法，即将EMC/EMI问题转化为按照国际通用标准的PCB布局和布线规则。