PCB設(shè)計工程師系列訪談

訪談一：十年Allegro應(yīng)用經(jīng)驗

Allegro聽說很多大公司都在用，我是不是該選這個?教程我是看了忘、忘了看，我該如何快速入門PCB設(shè)計?做PCB設(shè)計十年后的我是什么樣子?你是否在步入這個行業(yè)后心里一直在尋找著這些問題的答案?那就快來一起分享具有10年Allegro應(yīng)用經(jīng)驗、目前就職于STELCOM的馬新利工程師的經(jīng)驗之談。

受訪工程師簡介：

馬新利(1979~)，男，高級硬件工程師，曾就職于ANDA NETWORKS\H3C等國內(nèi)外公司，一直從事PCB設(shè)計工作?，F(xiàn)任職于福建敏訊科技有限公司(STELCOM)，研究方向為PCB設(shè)計。

正文：

【使用過的軟件】

從事PCB設(shè)計工作10年，用過allegro和PADS，主要應(yīng)用的是allegro，當(dāng)初使用該軟件是應(yīng)為公司指定。

【關(guān)于這些軟件】

Allegro是我初學(xué)PCB就使用的一款軟件，個人覺得其使用起來非常簡單和人性化，操作界面簡潔實用，對于初學(xué)者來說可以很快的上手，同時其功能也越來越強大，對于多層高密度板的布線有很大的優(yōu)勢?，F(xiàn)在國內(nèi)公司越來越多的公司選擇使用該軟件，如華為，中興，烽火等大型通訊網(wǎng)絡(luò)電子公司都將allegro作為主要布線工具。但是感覺其在自動布線和仿真方面做的稍有欠缺。

圖1 allegro 15.7工作窗口

PADS也就是以前的POWERCAD，在國內(nèi)外有廣泛的使用，兼容性比較強。但是個人認(rèn)為初學(xué)相對于allegro會比較困難，router和layout兩個軟件之間需要頻繁的切換，在一些細(xì)節(jié)上面做的不夠人性化。另外在實際布線的過程中，router和layout兩個軟件之間需要頻繁的切換的時候，等待時間較長。

圖2 PADS layout 9.2的界面

【設(shè)計過程中的困擾】

設(shè)計過程中主要的困擾在于如何解決高速信號的布線問題和越來越突出的EMI[1]\SI[2]\PI[3]問題。通過軟件仿真可以在某種程度上減少上述問題出現(xiàn)的幾率，但是現(xiàn)階段還無法完全信任仿真結(jié)果。

【軟件選擇的重要性】

是的，軟件的選擇非常重要。軟件的選擇個人認(rèn)為要以實用性作為第一優(yōu)先考慮項，要和自己的職業(yè)規(guī)劃結(jié)合起來考慮。

【致初學(xué)者】

初學(xué)PCB設(shè)計首先要有一定的電子技術(shù)基礎(chǔ)，如模擬電路和數(shù)字電路等知識是必須的，其次就是要選擇合適的學(xué)習(xí)方法。現(xiàn)在有許多PCB設(shè)計的相關(guān)書籍，網(wǎng)上也有很多相關(guān)的文檔，有很好的學(xué)習(xí)的環(huán)境，但是學(xué)好PCB設(shè)計的重點一定要放在實際操作應(yīng)用上。也就是說，光靠看書看資料是學(xué)不好PCB設(shè)計的。這也是為什么很多電子專業(yè)的大學(xué)生在學(xué)校里學(xué)了這門課程(大部分學(xué)的是protel)，甚至考了很高的分?jǐn)?shù)，畢業(yè)后卻未必可以實際畫好一塊很簡單的板子。個人認(rèn)為最好的學(xué)習(xí)步驟是這樣的：首先，選擇一款合適的軟件(推薦allegro或者mentor)，然后選擇一本相關(guān)的專業(yè)書籍，最好的講的淺顯易懂，如《Cadence高速電路板設(shè)計與仿真》、《Cadence完全學(xué)習(xí)手冊》，另外網(wǎng)上的視頻教程也不錯。邊看書學(xué)習(xí)邊根據(jù)學(xué)到的知識實際操作，要做到一本書看完后，書中講的整個PCB設(shè)計流程和實際應(yīng)用都了然于胸。

PCB設(shè)計相對來說是件枯燥的事情，處于初學(xué)者來說，一定要耐得住寂寞。一個好的設(shè)計師除了扎實的理論基礎(chǔ)，最有價值的就是豐富的設(shè)計經(jīng)驗。熟練的操作軟件和布線只是對PCB設(shè)計師最基礎(chǔ)的要求，現(xiàn)在的設(shè)計越來越精細(xì)化和高速化，對于SI\PI\EMI\ESD[4]等等方面的要求越來越高，成本控制越來越嚴(yán)格，這些都需要長時間的經(jīng)驗積累才能從容應(yīng)對。

【致企業(yè)選型】

通用性和價格因素。一般一家企業(yè)會選擇一款特定的PCB設(shè)計軟件以保證與相關(guān)產(chǎn)品的通用性，這樣也有利于設(shè)計經(jīng)驗的積累與傳承。但是一些小公司可能由于某些PCB軟件高昂的價格和越來越嚴(yán)格的產(chǎn)權(quán)保護(hù)而選擇另外的軟件。

附：疑難辭條解析

【EMI】

EMI是Electro Magnetic Interference的縮寫，即電磁干擾;隨著電氣電子技術(shù)的發(fā)展，電磁環(huán)境日益復(fù)雜和惡化，電氣電子產(chǎn)品的電磁兼容性越來越受到各國政府和生產(chǎn)企業(yè)的重視。一般來講，電磁兼容性包括兩個方面的要求：一方面是指設(shè)備在正常運行過程中對所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過一定的限值;另一方面是指器具對所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性。

【SI】

信號完整性(Signal Integrity)是指一個信號在電路中產(chǎn)生正確的相應(yīng)的能力。信號具有良好的SI是指在需要的時候，具有多必須達(dá)到的電壓電平數(shù)值。主要的信號完整性問題包括反射、震蕩、地彈、串?dāng)_等。

【PI】

電源完整性(Power integrity)是指高速電路系統(tǒng)中電源和地的質(zhì)量。電源完整性這一概念是以信號完整性為基礎(chǔ)的，兩者的出現(xiàn)都源自電路開關(guān)速度的提高。影響電源完整性的主要因素有地彈噪聲、回流噪聲、斷點等。

【ESD】

ESD(Electro-Static discharge)的意思是"靜電釋放"。靜電是一種客觀的自然現(xiàn)象，產(chǎn)生的方式多種，如接觸、摩擦等。摩擦起電和人體靜電是電子工業(yè)中的兩大危害。靜電防護(hù)工作是一項長期的系統(tǒng)工程，任何環(huán)節(jié)的失誤或疏漏，都將導(dǎo)致靜電防護(hù)工作的失敗。

訪談二：十年專注于PCB可靠性設(shè)計以及ZUKEN系列軟件的應(yīng)用

據(jù)說NOKIA的全線產(chǎn)品還有一些電視機企業(yè)都應(yīng)用的是ZUKEN軟件，你有親自嘗試過么?今天我們一起來分享有著十年P(guān)CB可靠性設(shè)計以及ZUKEN系列軟件應(yīng)用經(jīng)驗的論壇達(dá)人(昵稱riverpeak)的經(jīng)驗之談，看看能給你帶來哪些啟示。

受訪工程師簡介：

郭江峰(1978年~)，男，現(xiàn)任某上市公司IT事業(yè)部高級PCB工程師，10年來一直專注PCB可靠性設(shè)計以及ZUKEN系列軟件的應(yīng)用。

正文：

【使用過的軟件】

我做PCB設(shè)計正好10年了，用過ZUKEN公司的全系列PCB工具，最初是使用CR-5000/PWS，后來公司又買了CR-5000/BD,換了工作還用過兩年的CADSTAR以及業(yè)余使用MENTOR PADS，現(xiàn)在主要是用BD，自己沒有選擇軟件機會，后來為了配合德國的合作伙伴還用過EAGLE，選擇這些軟件都是延續(xù)公司的設(shè)計。

【關(guān)于這些軟件】

PWS是一款老牌的PCB軟件，雖然WINDOWS版本已經(jīng)很成熟但是還是基于UNIX的框架，使用比較繁瑣，好在功能強大，現(xiàn)在還有一些老牌的日韓企業(yè)在使用，CADSTAR軟件的優(yōu)點是安裝程序小，系統(tǒng)需求低，但是功能很強大，布線器里的推擠功能用起來在中檔PCB軟件里感覺是最好的。

這里著重說下BD，BD軟件是Board designer的簡稱，是最高端的PCB設(shè)計工具，別的軟件有的功能他基本上都具備，突出的優(yōu)點就是ARTWORK功能相當(dāng)?shù)膹姾?，也就是后期的圖形處理，比如絲印和畫異形圖形和復(fù)雜外框都是有非常突出的表現(xiàn);BD還有個特別好的模塊就是BP, Board Producer,是專門做拼板用的工具，大家都知道，我們設(shè)計好了的板子最后都要做工程拼板處理，比如手機板都是3-4塊一起生產(chǎn)，那么在BP中，就可以單獨設(shè)計拼板，設(shè)計好外框以及在實際的組裝中需要用到的工藝都給他加進(jìn)來，而單獨的一個單板相當(dāng)于PCB的一個模塊，指向一個路徑就可以導(dǎo)入了，如果單獨的單板有需要修改的，那么再在拼板里確認(rèn)更新了就可以出新的數(shù)據(jù)了，這個功能在手機行業(yè)里是非常實用的;當(dāng)然了CR-5000的高速走線功能還是有一些不是很盡人意的地方，不過ZUKEN公司已經(jīng)注意到了，相信他們在以后的版本會更加完善的。BD還有一個ADM模塊，是為了DFM而設(shè)計的，只要把規(guī)則文件設(shè)置進(jìn)去，那么用ADM檢查一遍之后，這個板子基本上可生產(chǎn)性是非常好的，這對大批量的生產(chǎn)提高良品率是非常有必要的。

圖1 單個PCB版圖

圖2 拼版圖，最后輸出gerber的時候直接導(dǎo)入到最新的PCB文件

【設(shè)計過程中的困擾】

現(xiàn)在最大的困擾就是對DFM/DFBA的困擾，現(xiàn)在ADM模塊可以很好的解決這個困擾，前提是有詳細(xì)的規(guī)則設(shè)置。需要把現(xiàn)有的PCB生產(chǎn)工藝應(yīng)用到設(shè)計規(guī)則當(dāng)中。否則做出來的設(shè)計不一定適合生產(chǎn)。

【軟件選擇的重要性】

很多人說軟件只是一個工具，做出什么樣的板子是個人能力的事，我比較贊同后半句，俗話說，工藝善其事，必先利其器。如果你能力再高，沒有好的工具也只能是望板興嘆。很多工程師還停留在protel99se的層面，他們不愿意去使用最新的PCB工具，甚至有一種抵觸情緒，我也研究過protel99se，這個軟件除了容易上手之外我真沒發(fā)現(xiàn)別的優(yōu)點。如果說Protel99se真的夠大多數(shù)人用的話，Altium 為什么還要繼續(xù)升級成高的版本呢?別的軟件為什么還有那么高的占有率，所以我認(rèn)為軟件的選擇非常的重要。一款好的PCB軟件可以規(guī)范公司的物料管理，可以規(guī)范PCB封裝庫，可以規(guī)范設(shè)計規(guī)則，規(guī)范生產(chǎn)工藝，如果哪條沒有按照規(guī)范設(shè)計，最后軟件會提醒改正，如果不改正那么后期會無法正常輸出相應(yīng)的生產(chǎn)文件。

【致初學(xué)者】

初學(xué)者最先入門的就是軟件工具的使用，系統(tǒng)的學(xué)會一款PCB設(shè)計軟件的使用之后就可以進(jìn)行具體的設(shè)計，如果有時間的話最好找一個公司定型的產(chǎn)品，把舊的走線布局都打亂，自己照著畫一遍，中間會有很多問題出現(xiàn)，有了問題就可以解決問題，解決問題的過程就是學(xué)習(xí)的過程，最后請資深工程師看你的設(shè)計和舊的設(shè)計區(qū)別，這樣上手非?？?。

【致企業(yè)選型】

企業(yè)選購軟件一般有及個途徑和依據(jù)：

1)根據(jù)企業(yè)的資金承受能力定位軟件的檔次;

2)根據(jù)現(xiàn)有工程師的實際經(jīng)驗選購軟件，比如大部分人對一款軟件的功能比較認(rèn)同，雖然市場上同樣檔次的軟件也有不少，那么實際的使用經(jīng)驗就占了主要的依據(jù);

3)如果有的設(shè)計公司參考設(shè)計比較多，那么最好還是采用供應(yīng)商的軟件，和他們一致即可，這樣供應(yīng)商的方案拿過來做一些修改就可以繼續(xù)做新的產(chǎn)品了。

訪談三：制出好板子，經(jīng)驗是王道

最早流入國內(nèi)的EDA軟件非PROTEL莫屬了，它同樣將無數(shù)早期EDA工程師帶入到該領(lǐng)域。你接觸到最有資歷的EDA工程師從事設(shè)計的工作年限是多久?10年?15年?今天的受訪者可是具有30年P(guān)CB設(shè)計工作經(jīng)驗的老前輩啦，快來看看從他的視角看PCB設(shè)計軟件是怎樣的。

受訪工程師簡介：

馮廣榮，男， 總工程師，就職于深圳市凱利數(shù)字技術(shù)有限公司，研究方向為工業(yè)控制和自動化。參加工作40余年，曾在北京航空航天大學(xué)攻讀飛機制造專業(yè)，完后又在北京大學(xué)攻讀計算機專業(yè)。畢業(yè)后在航空部從事飛機制造工作十余年。85年來深圳專業(yè)從事工業(yè)自動化軟硬件設(shè)計。先后擔(dān)任過車間主任、工程師、外企高管、大學(xué)兼職教授，后創(chuàng)辦了深圳市凱利數(shù)字技術(shù)有限公司。

正文：

【使用過的軟件】

從事PCB設(shè)計約30年，用過PROTEL,PADS。主要是PROTEL。選擇該軟件是一開始接觸加習(xí)慣。

【關(guān)于這些軟件】

PCB的主要功能就是畫電路板，但PROTEL后來的版本卻把大量和PCB無關(guān)或關(guān)系不大的內(nèi)容加了進(jìn)來，其實在使用中很少用到那些功能。

【設(shè)計過程中的困擾】

PCB設(shè)計中最大的問題是EMC,隨著密度越來越大，這問題就越嚴(yán)重，雖然現(xiàn)在也提出了不少措施，但都是些原則性的東西，最終還是要靠經(jīng)驗才能制出好板子。

【軟件選擇的重要性】

現(xiàn)在流行的幾個主要軟件各有千秋，很難說誰好誰壞，但PADS似乎在國際上流行得更普遍，許多大公司給出的參考設(shè)計都是用PADS，所以，如果重新選擇的話，個人認(rèn)為還是選PADS好一些，會在工作中省去很多麻煩。

【致初學(xué)者】

初學(xué)者用低版本的軟件更容易上手，特別是設(shè)計簡單電路板，用低版本反而快得多。據(jù)我所知，現(xiàn)在還有不少人用DOS版本的PROTEL。

【致企業(yè)選型】

在我看來，一般企業(yè)使用什么軟件很大程度上受軟件公司的宣傳所左右，這個跟軟件公司的推廣策略有很大關(guān)系，因為軟件用戶在沒有真正使用之前，很難判斷相似的軟件到底哪個好。

訪談四：工具沒有好壞，只要適合自己就是最好的

PCB工具的選擇到底重不重要?大學(xué)里就學(xué)過protel，據(jù)說現(xiàn)在依然很多工程師在用，到底怎么樣呢?讓我們一起來聽聽有著八年多PCB設(shè)計經(jīng)驗的游洋工程師的意見。

受訪工程師簡介：

游洋，從事PCB設(shè)計工作八年有余，現(xiàn)就職于武漢oplink。

正文：

【使用過的軟件】

我用過的軟件有protel、pads、cadence等。這是由于在設(shè)計的過程中，經(jīng)常需要參考別人的板子，而別人的板子各種各樣的格式都有，所以這些軟件都用到了。而且這三個軟件是我電腦上必備的工具。不過Protel在win7下有點兼容問題，可以用Altium Designer替代。具體版本就是：protel 99se、pads2009，spb15.5。

【關(guān)于這些軟件】

我個人認(rèn)為protel簡單、易上手，特別是在做1000以內(nèi)pin的低速板子比較有優(yōu)勢，一般超過1萬pin的板子用protel來做就比較困難：第一容易出錯，因為protel很隨意，不嚴(yán)謹(jǐn)導(dǎo)致容易出低級錯誤，有的軟件就需要選好幾個菜單，容易設(shè)置就意味著容易出錯。第二資源消耗大，估計1萬pin的板子用protel做需要頂級配置的電腦，一般電腦跑步起來。pads也很靈活，較protel稍難上手，現(xiàn)在功能越來越強大，比如可做SI仿真;spb上手難，但很嚴(yán)謹(jǐn)，所以用它做復(fù)雜的高速板比較不容易出錯，不過用它做簡單的小板會覺得比較啰嗦，很多大公司也都是采用spb。

【軟件選擇的重要性】

軟件說到底都是工具，工具沒有好壞，只要適合自己就是最好的。因此軟件選擇并不是很重要，關(guān)鍵是設(shè)計思想。工具只是把你的設(shè)計思想表達(dá)出來、落實下來。用protel一樣可以做出很好的板子,用spb一樣會畫出很差的板子。

【致初學(xué)者】

建議初學(xué)者學(xué)protel，容易樹立信心。熟手要嘗試多種軟件，找到自己喜歡的。

pcb設(shè)計說簡單也很簡單，如果深入研究下去可以牽涉到很多知識，在掌握一種PCB軟件之后，要多學(xué)習(xí)信號完整性分析以及EMC等方面的知識，只有掌握了這些知識并能靈活運用才能上檔次。

【致企業(yè)選型】

企業(yè)可依據(jù)自己產(chǎn)品的需求，如果產(chǎn)品比較簡單就選protel之類的工具，如果比較復(fù)雜就考慮pads或者spb。合理選擇工具可以提高工作效率。用protel畫復(fù)雜的板子或者用spb畫簡單的板子都會降低效率。

訪談五：從項目特點或者習(xí)慣來使用工具

不管學(xué)什么工具，最主要是要按照正規(guī)的流程來使用，掌握電子設(shè)計最根本的設(shè)計理念和知識。PCB設(shè)計是電子設(shè)計工程師，特別是硬件工程師必備的技能之一，設(shè)計師需要從前端的原理到工廠加工實現(xiàn)全流程去學(xué)習(xí)和掌握，這才能設(shè)計出合格的產(chǎn)品。

受訪工程師簡介：

黃捷，2001年畢業(yè)于電子科技大學(xué)，現(xiàn)為AcconSys公司SDD產(chǎn)品經(jīng)理，主要負(fù)責(zé)PCB及系統(tǒng)仿真設(shè)計產(chǎn)品的服務(wù)和支持工作，在加入AcconSys之前，曾在華為公司從事高速PCB設(shè)計工作。

正文：

【使用過的軟件】

Cadence( Allegro)、Mentor (Expedition、PADS、Boardstation)、Protel等

【關(guān)于這些軟件】

個人認(rèn)為Cadence Allegro和Mentor Graphic Expedition/Boardstation適合企業(yè)或者團(tuán)隊?wèi)?yīng)用，而PADS和Protel更適合個人及小團(tuán)隊的工作模式。

Expedition/Boardstation系列是MentorGraphics公司主流的企業(yè)級PCB設(shè)計流程，主要強調(diào)多人協(xié)同工作、與企業(yè)信息化平臺的融合、從生產(chǎn)到制造的全流程解決方案。比如獨特的多人實時協(xié)同在線的PCB設(shè)計和原理圖設(shè)計，幾個設(shè)計師可以同時通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)實時的協(xié)同設(shè)計，可以大大的提高設(shè)計效率。還有實現(xiàn)了PCB和FPGA一體化設(shè)計環(huán)境的I/O Designer更是改變了數(shù)字電路設(shè)計的傳統(tǒng)流程。與物資管理系統(tǒng)/ERP/PDM/PLM等信息系統(tǒng)的集成可以實現(xiàn)管理平臺與設(shè)計工具的融合，提高設(shè)計軟件的應(yīng)用效率，這也是很多大型企業(yè)長期使用的重要原因。MentorGraphics在去年收購Valor之后，更是能提供從設(shè)計到生產(chǎn)全流程的EDA公司。仿真軟件HyperLynx系列也是硬件工程師的必備工具之一，HyperLynx支持SI、PI、Thermal、Timing、EMC等多種高速高密電路板仿真的需求，而且還能兼容其他EDA工具的數(shù)據(jù)，所以應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。

Allegro是Cadence公司的主流PCB設(shè)計軟件，主要是以Allegro PCB為主，提供原理圖輸入、SI/PI仿真等功能等，功能強大，特別是在布線布局工具這一塊提供了比較好的設(shè)計環(huán)境。

PADS系列作為MentorGraphics公司的中低端PCB工具，功能完整，好學(xué)易用，能夠從最基本的設(shè)計輸入擴展到高端的仿真功能，仍是中小企業(yè)的首選PCB工具。

【軟件選擇的重要性】

如果對于個人來說，軟件選擇并不是特別重要，你可以根據(jù)項目特點或者習(xí)慣來使用工具。但是對于企業(yè)，則需要考慮更多的問題，比如現(xiàn)有數(shù)據(jù)的繼承、未來的發(fā)展，以及跟企業(yè)其他環(huán)境或者流程的融合。比如經(jīng)常用到大規(guī)模的FPGA，則需要考慮采用I/O Designer等工具來提高效率和設(shè)計質(zhì)量;如果希望對工程師的元器件選用進(jìn)行控制，則應(yīng)該多考慮EDA工具與物資數(shù)據(jù)庫的集成而不僅僅是考慮設(shè)計工具本身的功能。

【致初學(xué)者】

不管學(xué)什么工具，最主要是要按照正規(guī)的流程來使用，掌握電子設(shè)計最根本的設(shè)計理念和知識。PCB設(shè)計是電子設(shè)計工程師，特別是硬件工程師必備的技能之一，設(shè)計師需要從前端的原理到工廠加工實現(xiàn)全流程去學(xué)習(xí)和掌握，這才能設(shè)計出合格的產(chǎn)品。對于初學(xué)者來說，設(shè)計工具可以選擇主流、大公司的產(chǎn)品來學(xué)習(xí)，這樣對自己以后的發(fā)展或者產(chǎn)品的質(zhì)量都是有幫助的。

【致企業(yè)選型】

針對自身的需求做充分調(diào)研，選擇有實力的合作伙伴。

主流的PCB設(shè)計工具就是不多的幾家國外廠商來提供的，企業(yè)可以根據(jù)規(guī)模和設(shè)計復(fù)雜度來選擇合適的工具，另外也需要考慮廠商在本地的支持和服務(wù)能力。