高速PCB的并行设计策略

以PCB设计的总体流程分析，大致可分为如下几个阶段：网表导入、封装建库、主设计、物理与电性约束设计、布局、布线、设计评审、设计输出。对于一个复杂的设计，从任务本身来讲，布局与布线相对是最繁重的，尤其是布线，从长期的实践经历看，重要信号的全手工布线依然是布线的主要形式。

考虑到布局与布线任务过程的复杂性与艰巨性，因此考虑采用并行设计方法。对布局及布线的并行设计方法基本类似，仅目标重点不同。下面以布局为例说明，对布线并行设计的特殊点将作一个简要描述。

任务分析与分解

布局分析的出发点是结构设计约束与电路拓扑结构分析，结构设计约束含边框形状与尺寸要求、安装孔及特殊元件的定位及限高要求、区域使用的约束等。

考虑一个典型的设计实例，以手机板设计为例。从电路拓扑观察，大体原理框图如图1所示。观察图1可以得知，各个部分的信号特点对布局的要求有明显的差异，各个部件的布局将按信号流程展开，同时应兼顾屏蔽、电磁兼容(EMC)性等设计要求。出于产品可靠性与稳定性考虑，还要考虑信号完整性(SI)问题。

经过对上述典型设计实例的分析，我们可得到一个并行设计布局的方法：以电路拓扑类型展开，为各部件规划合适的空间，安排合适的工程师进行并行设计布局。

角色安排

以图1为例，考虑如下并行设计布局的任务分解：

1. 通信协议相关组，含射频组件(功放/收发器/变频器等)、模数混合组件、常规模拟/逻辑组件、数字基带处理器等；

2. 应用相关组，含LCD/背光驱动器、图像处理引擎、应用处理器、内存(RAM)、闪存(Flash)、存储(SDCard)等；

3. 公共信号相关组，含各外围接口、电源及电源管理及时钟组件等。

假定其中的每个并行阶段由一名工程师担任并完成。则有如下的角色分配：工程师A负责布局设计、通信协议组布局；工程师B负责应用相关组布局；工程师C负责公共信号相关组布局。角色安排原则是重点考虑每个工程师的技能特长。

布局并行设计

图2为并行设计顺序图。其中：工程师A将主设计(指导入了网表、进行结构约束设计、安装孔已定位的阶段性设计文档)作好，按前述分解方法规划子布局物料标号，并由设计要求进行布局区间分配，制作任务分配说明文档；工程师A分发电原理设计图、物料清单、任务分配说明文档、PCB主设计文件等给其他的2位工程师。

各个工程师(含工程师A)分别依据各自的布局区域及相关要求进行布局，布局结束后，删除与自身任务无关的器件。通过PCB工具软件导出各自的子布局文件并提交给负责工程师A。

工程师A接收到各子布局文件后，仍然通过PCB工具软件依次导入子布局文件到自身的子布局文件。工程师A根据设计要求进行最后的布局调整与优化。

图1：典型手机原理框图

图2：并行设计顺序图

布线的并行设计

布线分析的出发点一般是电路拓扑结构加电信号分析。电信号可分为关键信号(指有严格电性约束的信号)与非关键信号两类。

仍考虑前述的手机板设计实例，各个部分对布线的要求是有明显差异的。各个部件的布线依然需按布局要素与信号流程展开，同时兼顾各项电性能设计要求。

对上述典型设计实例，可以考虑实施如下并行设计布线的方法：以电路拓扑类型(即要求区域分割)与信号流程展开，确定布线优先级。对布线优先级高的(往往也是工作量较大的)，则优先进行布线以保证性能与进度。

可考虑在高优先级布线任务中进行并行设计任务分配，最后由负责工程师进行最后的完善与整理。另外，对工具的运用与布局阶段有所不同，布线阶段导出、导入的将是子设计文件。

本文小结

本文经过对一个手机板设计实例的原理分析描述了并行设计的方法，通过对任务的划分与工具的结合实现了并行设计的操作，既达到优势资源互补，又保证了设计质量与时间进度要求。

作者：李敏

高级系统硬件工程师

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