15
№1 (00054) 2015 печатный монтаж 161 СиСтемы проектирования www.electronics.ru САПР ПечАтных ПлАт CADENCE ALLEGRO – новые возможноСти Семинар компаний "пСБ СоФТ" и "пСБ Технологии" В.Мейлицев Холдинг PCB technology является партнером американской компании Cadence Design Systems Inc – одного из крупнейших поставщиков технологий и инженерных услуг в области проектирования электронных устройств. С 2010 года PCB technology занимается продвижением на российском рынке мощной САПР печатных плат Cadence Allegro. Входящая в холдинг компания "ПСБ СОФТ" отвечает за поставку согласованных с заказчиком комплектаций программных пакетов, а специалисты производственного предприятия "ПСБ технологии" обеспечивают поддержку клиентов, помогают в освоении и внедрении продукта. До последнего времени взаимодействие с Cadence осуществляется на основе текущих договоров, но 25 ноября прошедшего года представитель американской компании сообщил, что в стадии подготовки находится документ, который переведет сотрудничество на постоянную юридическую основу; по его словам, подписание договора может состояться в ближайшие недели. Эта новость прозвучала на пресс- конференции, которую провели для профильных изданий Александр Акулин, технический директор компании "ПСБ технологии", Анатолий Иванов, менеджер по развитию бизнеса компании Cadence Design Systems в России, и Вадим Аверков, генеральный директор компании "ПСБ СОФТ". Пресс-конференция стала прологом к семинару "Проектирование и моделирование сложных печатных плат. Новые возможности САПР Cadence Allegro", прошедшему в тот же день в одном из залов гостиничного комплекса "Измайлово-Альфа".

САПР ПечАтных ПлАт CadenCe allegro – новые ...162 печатный монтаж 1 (00054) 2015 16 1 САПР ечтАнС6чтыхл6 "Мы показываем

  • Upload
    others

  • View
    49

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: САПР ПечАтных ПлАт CadenCe allegro – новые ...162 печатный монтаж 1 (00054) 2015 16 1 САПР ечтАнС6чтыхл6 "Мы показываем

№1 (00054) 2015 печатный монта ж 161

СиСтемы проектирования www.electronics.ru

САПР ПечАтных ПлАт CadenCe allegro – новые возможноСтиСеминар компаний "пСБ СоФТ" и "пСБ Технологии"

В.Мейлицев

Холдинг PCB technology является партнером американской компании Cadence Design Systems Inc – одного из крупнейших поставщиков технологий и инженерных услуг в области проектирования электронных устройств. С 2010 года PCB technology занимается продвижением на российском рынке мощной САПР печатных плат Cadence Allegro. Входящая в холдинг компания

"ПСБ СОФТ" отвечает за поставку согласованных с заказчиком комплектаций программных пакетов, а специалисты производственного предприятия

"ПСБ технологии" обеспечивают поддержку клиентов, помогают в освоении и внедрении продукта.

До последнего времени взаимодействие с Cadence осуществляется на основе текущих договоров, но 25 ноября прошедшего года представитель американской компании сообщил, что в стадии подготовки находится документ, который переведет сотрудничество на постоянную юридическую основу; по его словам, подписание договора может состояться в ближайшие недели. Эта новость прозвучала на пресс-конференции, которую провели для профильных изданий Александр Акулин, технический директор компании "ПСБ технологии", Анатолий Иванов, менеджер по развитию бизнеса компании Cadence Design Systems в России, и Вадим Аверков, генеральный директор компании

"ПСБ СОФТ".Пресс-конференция стала прологом к семинару "Проектирование

и моделирование сложных печатных плат. Новые возможности САПР Cadence Allegro", прошедшему в тот же день в одном из залов гостиничного комплекса "Измайлово-Альфа".

Page 2: САПР ПечАтных ПлАт CadenCe allegro – новые ...162 печатный монтаж 1 (00054) 2015 16 1 САПР ечтАнС6чтыхл6 "Мы показываем

162 печатный монта ж №1 (00054) 2015

СиСтемы проектирования www.electronics.ru

"Мы показываем очень интересную САПР печатных плат Cadence Allegro и систему моделирования Sigrity, – отметил, открывая пресс-конференцию, Александр Акулин. – Это про-граммное обеспечение – одно из лидирующих решений в мире, простое в освоении и в то же время имеющее богатый функ-ционал базового пакета и очень мощные наращиваемые опции. Оно позволяет построить сплошной маршрут проектирова-ния самых сложных современных печатных плат и  обеспе-чить их проверку до производства, без макетирования."

Продолжил Вадим Аверков:"Мы хорошо освоили эту САПР, выстроили очень хорошие

отношения с  компанией Cadence Design Systems и  решили, что можем предлагать эту САПР и нашим заказчикам и обе-спечивать им поддержку. Сегодня мы видим по  эффектив-ности нашего собственного отдела проектирования, что Cadence Allegro – правильное решение, хотя оно дороже, чем более простые системы, например, OrCAD, Altium и  тем более старый P-CAD. Впрочем, системы Allegro и  OrCAD совместимы; предлагая Allegro, мы способствуем продви-жению OrCAD 1."

Компания "ПСБ технологии"  – контрактный производитель печатных плат (ПП) и  электрон-ных модулей  – работает на  российском рынке более 17 лет. Кроме нее и упомянутой "ПСБ СОФТ", в состав холдинга PCB technology входит дизайн-центр "Схематика", предлагающий услуги проек-тирования ПП по схеме заказчика.

За многие десятилетия применения ПП в радио-электронной аппаратуре создано немало различ-ных САПР, некоторые из них давно "прижились"

1 Прежний редактор топологии ПП OrCAD Layout был несовме­

стим с  редактором PCB Designer из  состава Cadence Allegro.

Новый инструмент, OrCAD PCB Designer, реализованный как

подмножество программ Allegro PCB Designer, полностью сов­

местим с последним по файлам и интерфейсу.

на российских предприятиях. Почему выбор пал на Cadence Allegro?

"Открывая пять лет назад дизайн-центр, мы понимали, что придется выполнять сложные заказы, – вспоминает Александр Акулин. – С электронными устройствами в малых габаритах при заранее установленном ограничении по числу слоев, или, напротив, с большим числом слоев, но при этом с  огромным количеством компонентов и  связей, с  высо-кими требованиями к  скоростным цепям. Выбирая для себя САПР, мы рассматривали продукты компаний Mentor Graphics, Altium. Наши инженеры, обладающие нужной ква-лификацией, пробовали выполнять проекты в  разных паке-тах и  в  конце концов остановились на  Cadence Allegro как основном инструменте."

С АПР Allegro: бА зовА я лицензияФункционал базовой лицензии САПР Cadence Allegro реализуется на основе ряда взаимосвязан-ных программ, поддерживающих весь маршрут разработки электронных модулей на  многослой-ных ПП.

Функции редактора электрических схем (в Allegro два варианта – Design Entry Capture и Design Entry HDL) можно условно разделить по  стадиям про-цесса проектирования.

На входе в Design Entry Capture обеспечи вается совместимость с  OrCAD, возможность импорта из  P-CAD; есть библиотека стандартных симво-лов (более 44 тыс.), онлайн-библиотека компонен-тов и магазин IBIS-моделей, производится импорт и  экспорт таблиц выводов ПЛИС и  т. д. Редактор Design Entry HDL имеет более глубокую интеграцию с дополнительными опциями Allegro и системой управления правилами и  ограничениями (DRC) Constraint Manager.

Собственно разработка схемы включает редакти-рование и расстановку символов электронных компонентов, про-кладку сигналов и  шин между ними, задание "комнат" трасси-ровки, возможность одновремен-ной прокладки групп сигналов, предварительное задание огра-ничений DRC, просмотр поса-дочного места в 3D и др.

На выходе поддерживаются перекрестная связь с  редакто-ром топологии ПП PCB Designer, управление вариантами испол-нения, печать схем в  интеллек-туальный pdf-файл, возмож-ность вывода документации по ЕСКД.

Утилита Library Builder: Автоматическое создание УГО, посадочных мест (footprint) и 3D­модели из PDF­файла описания компонента (datasheet)

Page 3: САПР ПечАтных ПлАт CadenCe allegro – новые ...162 печатный монтаж 1 (00054) 2015 16 1 САПР ечтАнС6чтыхл6 "Мы показываем

№1 (00054) 2015 печатный монта ж 163

СиСтемы проектирования www.electronics.ru

Система управления библиотекой Component Information System – это база данных компонен-тов, встроенная в  редактор схем, интерфейс к  реляцион ным базам электрорадиоэлементов (ЭРИ), поиск ЭРИ в каталогах, возможность пара-метрического поиска компонентов, управление применимостью, возможность подключения 3D-моделей и описаний ЭРИ (datasheet), функци-онал единой базы компонентов предприятия.

Редактор условно-графических обозначений символов (УГО) позволяет извлекать символы из схемы и корректировать их, допускает созда-ние УГО из таблицы Excel.

Редактор посадочных мест компонентов – мощ-ный "мастер" создания компонентов, обеспечи-вающий возможность формирования площадок произвольной формы. Также имеется дополни-тельная утилита Library Builder, позволяющая автоматизировать процесс создания УГО, поса-дочных мест (по IPC-7351) и 3D-моделей компо-нентов прямо из таблиц PDF-файла datasheet.

Возможности редактора топологии печатных плат PCB Designer (в  части базовой лицензии) также удобнее представить, условно разнеся их по стадиям процесса.

На входе возможны импорт из P-CAD и других САПР, импорт 3D-моделей компонентов из  опи-саний в форматах IDF и STEP, импорт конструк-тива ПП из форматов DXF, IDF или STEP 1.

В процессе трассировки пользователь распола-гает инструментами для размещения групп ком-понентов путем выбора прямо из  схемы, авто-выравнивания групп компонентов, автомати-ческого создания fan-out 2, что особенно полезно при работе с  BGA-корпусами на  многие сотни выводов. Отдельная подсистема поможет про-рисовать план трассировки, доступны трасси-ровка группами сигналов, автомультиплици-рование фрагментов трассировки, автоматиче-ская "доводка" связей. Важно отметить полную

1 IDF  – стандартный формат для передачи информации

из  электронных САПР в  механические. Содержит пару файлов

в форматах EMP и EMN. STEP – стандарт ISO для компьютерно­

го представления и  обмена индустриальными данными. Дан­

ные моделей в  формате STEP описываются с  помощью языка

EXPRESS. DXF – формат обмена чертежными данными AutoCAD

и других программных пакетов компании Autodesk.

2 fan-out (здесь) – набор коротких отрезков трасс, соединяющих

выводы микросхемы с переходными отверстиями ПП.

Page 4: САПР ПечАтных ПлАт CadenCe allegro – новые ...162 печатный монтаж 1 (00054) 2015 16 1 САПР ечтАнС6чтыхл6 "Мы показываем

164 печатный монта ж №1 (00054) 2015

СиСтемы проектирования www.electronics.ru

поддержку трассировки дифференциальных пар, а также полуавтоматическое выравнивание длин сигналов шин DDR DRAM 1.

В части формирования конструктива ПП про-грамма осуществляет автоматическую подрезку, расталкивание, перескок, авторазмещение мас-сивов переходных отверстий; имеется редактор стека слоев, калькулятор импеданса.

На выходе проектирования обеспечиваются создание проектов с  вариантами исполнения, быстрый экспорт GERBER-файлов, данных в фор-матах ODB++ 2 и DXF.

Система управления ограничениями и  прави-лами Constraint Manager поддерживает задание физических ограничений (зазоров, ограничений по длине и др.), правил и ограничений в реги-онах, "правил для производства" (DFM, DFA 3). Можно задавать максимальную и минимальную длину цепи, максимальное количество переход-ных отверстий в  цепи. Проверки, в  числе про-чего, включают контроль по высоте компонентов,

1 DDR DRAM  – динамическое оперативное запоминающее устрой­

ство с удвоенной скоростью передачи данных. Характеризуется па­

раллельным интерфейсом обмена, предъявляющим высокие тре­

бования к целостности и синфазности сигналов в проводах шины.

2 GERBER  – стандартный файловый формат, используемый для

передачи проекта ПП в производство. ODB++ – перспективный

формат проектных данных, обеспечивающий совместимость

проектов на уровне любых САПР.

3 DFM, DFA (Design For Manufacturing, Design For Assembly) – прин­

ципы проектирования, нацеленные на оптимизацию производ­

ства (сборки) готового изделия.

радиаторов и корпуса, а также углубленный кон-троль типа "оголенная медь" и т. д.

Автотрассировщик Specctra обеспечивает трас-сировку одновременно в  шести слоях ПП с  пол-ным учетом заданных правил и  ограничений DRC.

С АПР Allegro: оПцииТаков набор инструментов для пользователя, который приобрел базовую лицензию. Но Allegro, в отличие от более простой САПР OrCAD, предла-гает широкий спектр дополнительных опций.

Автоматическое "отталкивание" при опасной близости в узких местах Вывод данных проекта в формате ODB++

Контроль конструктивно­технологических ограниче­ний работает в реальном времени, во время интерак­тивного размещения. У разработчика есть возмож­ность обойти предел ограничения

Page 5: САПР ПечАтных ПлАт CadenCe allegro – новые ...162 печатный монтаж 1 (00054) 2015 16 1 САПР ечтАнС6чтыхл6 "Мы показываем

№1 (00054) 2015 печатный монта ж 165

СиСтемы проектирования www.electronics.ru

"САПР Allegro  – это как набор кубиков, – заметил Вадим Аверков. – Есть базовый пакет и  набор опций, предназначенных для повышения качества, скорости и  удобства работы для тех пользователей, проекты

которых требуют специальных возможностей инстру-мента проектирования.

Так, если предстоит создание цифровых модулей с часто-тами сигналов от 300 МГц до 10 ГГц, то разработчику помо-жет High Speed  – опция для трассировки высокоскорост-ных плат. Области ее применения  – работа со  скорост-ной памятью типа DDR2/3/4, быстрые последовательные

Инструментарий работы со STEP­моделями дает точ­ные пространственные модели компонентов и кор­пуса, позволяет экспортировать STEP­модель всего проекта или только печатной платы

Пример DRC "острый угол" – обнаружение острых углов: а – кромка с кромкой; б – трасса с кромкой; в – трасса с площадкой; г – трасса с трассой

a)

г)

б) в)

Page 6: САПР ПечАтных ПлАт CadenCe allegro – новые ...162 печатный монтаж 1 (00054) 2015 16 1 САПР ечтАнС6чтыхл6 "Мы показываем

166 печатный монта ж №1 (00054) 2015

СиСтемы проектирования www.electronics.ru

интерфейсы, реализованные на  дифференциальных парах, такие как PCI Express, Gigabit Ethernet и т. д."

Опция High Speed выполняет автоматическое выравнивание задержек сигналов на  интерак-тивно выбранных трассах. При этом учиты ваются задержки по оси Z в переходных отверстиях и раз-бежка задержек внутри микросхем; последние могут быть заданы таблицей или импортиро-ваны из  текстового файла. При динамическом выравнивании фазы сигнала по  длине цепи

можно выделять тот фрагмент трассы, на  кото-ром произошло рассогласование, и выравнивать фазы именно там.

Для усреднения влияния структуры диэлек-трика применяется трассировка под неортого-нальным углом, что особенно актуально для сиг-налов с  частотой от  2  ГГц. Свести к  минимуму искажения сигналов поможет функция обнару-жения некорректной проводки сигнала над выре-зами в  полигоне. Опция автоматически равно-мерно распределяет сегменты трасс для миними-зации перекрестных помех. Наконец, High Speed поддерживает функцию обратной сверловки 1.

Представляя наиболее интересные особен-ности новой версии САПР Allegro, Александр Акулин обратил внимание на  работу с  про-граммируемыми логическими интегральными схемами – ПЛИС:

"Очень полезная опция  – FPGA System Planner. Ее функ-ционал позволяет работать с  ПЛИС более глубоко и  суще-ственно более эффективно. Этот планировщик карди-нально сокращает объем рутинных взаимодействий между разработчиками логики ПЛИС, всей системы и  печатной платы, что упрощает процесс и  значительно сокращает сроки разработки."

Основной смысл опции FPGA System Planner – автоматизация взаимосвязанных процессов: под-бора и обмена назначения выводов ПЛИС, с одной стороны, и  минимизации количества пере-крещивающихся сигнальных трасс  – с  другой. Обеспечен механизм соблюдения требований по временны́м соотношениям сигналов данных и  соответствующих им стробов. Предусмотрен учет логических, электрических и конструктив-ных ограничений.

Для повышения общей эффективности и удоб-ства создания топологического рисунка слу-жит опция Design Planning, автоматизирующая основные этапы процесса: анализ осуществимо-сти трассировки, прорисовку топологического плана и последующую автогенерацию топологии провод ников по созданному плану.

1 Длина переходных отверстий в  многослойных ПП может до­

стигать 2–3  мм. Если разводка требует перехода трассы, на­

пример, с  верхней поверхности слоя на  внутренний слой,

а  не  на нижний, то  для высокочастотного сигнала неисполь­

зуемый "лишний" отрезок отверстия будет играть роль антен­

ны, генерирующей отражения, а  значит, искажения сигнала.

Чтобы этого избежать, используют операцию обратной свер­

ловки: производят высверливание "лишней" части отверстия

с  нижней стороны пакета, в  ходе которого ее металлизация

удаляется.

Команда выравнивания имеет опции, определяю­щие форму "змеек": "аккордеон" – зеленые трассы на рисунке, "тромбон" – желтая

Выравнивание длин скоростных сигналов. Программа автоматически показывает желтым цветом слишком длинные сигналы, красным – слишком короткие, зеле­ным – правильной длины (слева). Оператор выделяет цепи, требующие выравнивания, запускает команду, и через несколько секунд получает результат – "змейки" (справа)

Page 7: САПР ПечАтных ПлАт CadenCe allegro – новые ...162 печатный монтаж 1 (00054) 2015 16 1 САПР ечтАнС6чтыхл6 "Мы показываем

№1 (00054) 2015 печатный монта ж 167

СиСтемы проектирования www.electronics.ru

Page 8: САПР ПечАтных ПлАт CadenCe allegro – новые ...162 печатный монтаж 1 (00054) 2015 16 1 САПР ечтАнС6чтыхл6 "Мы показываем

168 печатный монта ж №1 (00054) 2015

СиСтемы проектирования www.electronics.ru

До сих пор речь шла о цифро-вых устройствах, пусть и высо-кочастотных. Но  сегодня при-ходится разрабатывать устрой-ства, оперирующие с  волнами миллиметровой длины. Что предлагает САПР Allegro для задач такого класса?

"Для проектирования сверхвысо-кочастотных схем, когда линейные элементы в  нашем понимании ста-новятся активными, мы рекомен-дуем пользоваться дружественными САПР, например, продуктами компа-нии Keysight Technologies, – пояснил Анатолий Иванов. – Однако в части разработки конкретно печатных плат для СВЧ-систем САПР Allegro предлагает специальный инстру-мент  – R F option. Эта программа, во  взаимодействии со  "сторонней" системой моделирования, управ-ляет топологическими элемен-тами платы, делая их настраива-емыми, обеспечивает соблюдение как обычных электрических норм, так и  норм, правил, присущих СВЧ-технике, а  также правил производ-ства. R F option  – отличный помощ-ник в  разработке СВЧ-плат  – сложных, насыщенных, многослойных."

Благодаря RF Option, представляющей собой дополнение, встраиваемое в  редактор тополо-гии ПП, разработчик получает мощный и гиб-кий набор средств для ручного и  автомати-ческого размещения СВЧ-топологии на  ПП. Поддерживая параметризированные тополо-гические СВЧ-элементы, программа позволяет легко создавать, размещать и  соединять их на плате. При трассировке полосковых и микро-полосковых линий обеспечивается генерация скругленных, прямоугольных, "оптимально

скошенных" поворотов; возможно соединение двух точек напрямую СВЧ-трассой или меан-дром. Предусмотрена функция электрического расчета и индикации параметров СВЧ-трассы. Вдоль границ топологического рисунка можно автоматически расставлять массивы переход-ных отверстий.

Одновременное планирование разводки выводов на двух соединенных микросхемах уменьшает количество итераций

Симуляция трассировки шины с контролем последо­вательности "резинок" и слоев их размещения

Надо просто нарисовать штрих через узкое место, в котором требуется прокладка под острым углом (а) или где зазора хватает только под 45­градусную трассу без запаса (б). Корректную проводку выполнит программа

a) б)

Page 9: САПР ПечАтных ПлАт CadenCe allegro – новые ...162 печатный монтаж 1 (00054) 2015 16 1 САПР ечтАнС6чтыхл6 "Мы показываем

№1 (00054) 2015 печатный монта ж 169

СиСтемы проектирования www.electronics.ru

Page 10: САПР ПечАтных ПлАт CadenCe allegro – новые ...162 печатный монтаж 1 (00054) 2015 16 1 САПР ечтАнС6чтыхл6 "Мы показываем

170 печатный монта ж №1 (00054) 2015

СиСтемы проектирования www.electronics.ru

Можно вставлять библиотечные СВЧ-компоненты, создавать собственные топологи-ческие СВЧ-элементы, конвертировать элементы в  полигоны, а  трассы редактора Allegro (про-водники)  – в  полосковые линии. Форма СВЧ-объектов автоматически регенери руется при изменении разработчиком их параметров. СВЧ-компоненты и  их группы можно перемещать, вращать, отражать, копировать, переносить на  другие слои ПП. Наконец, поддерживается быстрая репликация СВЧ-фрагментов, включая зеркальное отражение для целей соблюдения симметрии и баланса.

"Частóты, с  которыми способна работать RF option, может быть, не достигают 60 ГГц, но до 30 ГГц она вполне применима, – резюмирует Анатолий Иванов. – Программа выводит проектирование СВЧ ПП на новый уровень, позво-ляя отказаться от проработки топологии в механической САПР типа AutoCAD с последующей проверкой на макете. Такая работа, обычно требующая многих итераций, зани-мает порой несколько месяцев. Мы предлагаем инструмент, который поможет кратно ускорить разработку. Хороший уровень интеграции со "сторонними" СВЧ САПР позволяет бесшовно переходить из  проекта ПП в  систему моделиро-вания и  обратно, "перетаскивая" фрагменты топологии и моделируя их работу."

Есть в  Allegro инструменты, ориентирован-ные на  поддержку особых требований про-екта. Так, в  разработке плат высокой плотно-сти поможет опция Miniaturization, управляю-щая формированием наборов микроотверстий и дающая возможность включать в разработку

встроенные в слои компоненты. Такую же воз-можность предлагает опция продвинутой авто-трассировки PCB Router, позволяющая, кроме того, довести число слоев в  проекте до  256 и ввести дополнительные правила трассировки HDI.

Наконец, при реализации проектов, выпол-няемых большой командой разработчиков, будет полезной опция Team Design. Она дает воз-можность разделить ПП на зоны по слоям либо областям, при этом граница между зонами остается "мягкой". Поддерживается группо-вая трассировка, управление классами цепей в зонах; реализована удобная панель управле-ния проектом.

Sigrity – уникАльнАя СиСтемА Симуляции ППОбо всем вышеизложенном участникам семи-нара рассказывал представитель компании Cadence Design Systems Эндрю Виндшеффель (Andrew Windscheffel). Говорил он по-английски, Александр Акулин обеспечивал почти синхрон-ный перевод, и в сочетании с двумя большими экранами, отображавшими демонстрационные действия Эндрю на  его компьютере, информа-ция была доведена до аудитории в самом доступ-ном виде. Свидетельством этого служат многие десятки вопросов, заданных из зала: слушатели спрашивали о деталях – значит, представление о целом они получили достаточно полное.

Не меньший интерес вызвала у  аудитории и  вторая часть семинара. Ее блестяще провел  – на  рус-ском языке!  – еще один пред-ставитель Cadence, Серджан Джорджевич (Srdjan Djordjevic). Он рассказал о  системе моде-лирования Cadence Sigrity.

В отличие от Cadence Allegro, система Sigrity пока не  столь хорошо известна на  россий-ском рынке САПР ПП.

Фирма Sigrity, основан-ная в  1994  году, в  последнее время стала ведущим разра-ботчиком программного обе-спечения для симуляции ПП. В  2012  году компания Cadence приобрела Sigrity, и теперь соз-данные и  вновь разрабатывае-мые ею средства моделирова-ния интегрированы в систему

Page 11: САПР ПечАтных ПлАт CadenCe allegro – новые ...162 печатный монтаж 1 (00054) 2015 16 1 САПР ечтАнС6чтыхл6 "Мы показываем

№1 (00054) 2015 печатный монта ж 171

СиСтемы проектирования www.electronics.ru

Allegro. Впрочем, сборки ПО Sigrity доступны и для пользователей других САПР.

Основное назначение системы моделирова-ния Sigrity – обеспечение и подтверждение рабо-тоспособности создаваемого прибора в  задан-ных условиях без изготовления и многочислен-ных доработок макетного образца. ПО Sigrity обеспечивает симуляцию и  анализ целостно-сти сигналов как по постоянному, так и по пере-менному току, в  том числе в  3D; многофактор-ный тепловой анализ для выполнения точного

расчета; анализ всех аспектов электромагнит-ной совместимости (ЭМС). Важно отметить, что Sigrity – первое в мире решение, предлагающее совместную температурную и  электрическую симуляцию.

Интегрированная в  САПР Allegro, система Sigrity позволяет интерактивно корректировать как параметры элементов электрической схемы, так и топологию ПП, с отображением изменив-шейся картины, будь то  распределение темпе-ратур или картина ЭМ-излучений. Разработчик

Совместная температурно­электрическая симуляция Анализ "горячих точек" ЭМ­излучения на плате

Анализ по постоянному токуПлотность тока

и падение напряжения

Анализ передачи теплаРаспределение температур

Цикл

26,46

27,91

29,37

30,82

32,28

33,74

35,19

38,11

39,55

41,02

42,47

43,93

45,39

46,84

Плотность тока как вход для теплового анализа

Температура как вход для анализа токов

Page 12: САПР ПечАтных ПлАт CadenCe allegro – новые ...162 печатный монтаж 1 (00054) 2015 16 1 САПР ечтАнС6чтыхл6 "Мы показываем

172 печатный монта ж №1 (00054) 2015

СиСтемы проектирования www.electronics.ru

может оперативно выбирать номиналы и распо-ложение конденсаторов, оптимизировать конфи-гурацию полигонов земли/питания, правильно размещать микросхемы с  сильным потребле-нием, подбирать конфигурацию радиаторов.

Опция температурно-электрической симуля-ции Power DC, входящая в  пакет Sigrity, пока-зывает в  трех измерениях распределение тем-ператур и падения напряжений питания с уче-том конструктивных особенностей платы и всего модуля. В  список ее функций входит также контроль полученной карты распределения температур.

"Power DC включает в  расчеты нагрев кристаллов, нагрев корпусов микросхем, нагрев ПП с учетом ее тополо-гии, – рассказывает Александр Акулин. – Для этой модели плата  – не  просто болванка, а  реальная конструкция из  диэлектриков и  медных проводников; кстати, опция поддерживает наращиваемую библиотеку материалов. При симуляции учитываются не просто физические свой-ства материа лов, а  их изменение по  мере повышения температуры. Например, протекающие по  полигонам меди токи питания ее нагревают, и  модель учиты-вает изменения теплопроводности и  электропроводно-сти материала.

Система моделируется целиком, включая охлаждение через радиаторы, обдув вентилятором и  отвод тепла через медные полигоны. Тепловые режимы, целостность сигналов и  питаний моделируются с  учетом всех необхо-димых факторов."

Для моделирования целостности питания предлагается пакет Power Integrity. Кроме функ-ционала описанной выше программы PowerDC, он включает в себя инструмент PowerSI для ана-лиза импедансов полигонов земли и  питания, а  также подсистему OptimizePI для оптимиза-ции расположения фильтрующих конденсаторов на полигонах питания. Реализована функция 3D ЭМ-симуляции полигонов и конденсаторов.

Пакет Power Aware SI предназначен для моде-лирования целостности сигналов с учетом неи-деальности питаний. Среди его возможностей – создание IBIS-моделей, а также широкополосной SPICE-модели для аналогового моделирования, конвертация транзисторных моделей в  пове-денческие 1. Реализуется анализ проблем ЭМС; программа SystemSI-PBA, поддерживающая построение шин типа DDR, позволяет симули-ровать отражения, потери, перекрестные помехи и шумы одновременного переключения – SSO.

Для моделирования целостности сигналов в  скоростных последовательных интерфейсах в  пакете Serial Link SI, наряду с  примерно ана-логичными предыдущему пакету функциями, предусмотрена возможность пред- и  посттопо-логической симуляции  – программа SystemSI-SLA. Разработчик может экстрагировать из топо-логии проекта его полную модель или заменить узлы, проектирование которых не  закончено, аналогичной по  параметрам идеальной моде-лью. Затем моделируется путь скоростного сиг-нала от кристалла до кристалла с учетом тополо-гии опорных слоев и системы питания.

В рамках одной статьи, разумеется, невоз-можно не  только подробно описать функции каждого инструмента, входящего в САПР Allegro и  систему моделирования Sigrity, но  и  даже

1 SPICE-модель (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) –

симулятор электронных компонентов и  схем, основанный на  ана­

литическом описании внутренней структуры объекта. IBIS-модель

(Input/output Buffer Information Specification) – метод представ­

ления информации о  буферах ввода­вывода интегральной ми­

кросхемы. В  отличие от  SPICE­модели описывает объект как

"черный ящик", без учета внутренней структуры и особенностей

функционирования. Транзисторная модель  – один из  уровней

иерархии моделирования электронных устройств. Элементами

структуры такой модели служат радиодетали: транзисторы, ди­

оды, резисторы  и  т. п. В поведенческих моделях внутренняя

структура и реальные процессы в приборе не рассматриваются;

они формально описывают связь выходных данных с входными

с  помощью математических функций, систем дифференциаль­

ных уравнений или специальных преобразований.

Распределение температур. Объектами моделирова­ния являются:• проводники, выводы, шарики BGA, переходы;• все медные и диэлектрические слои;• температурные свойства и зависимости

материалов;• радиаторы, термальные слои, теплостоки

Page 13: САПР ПечАтных ПлАт CadenCe allegro – новые ...162 печатный монтаж 1 (00054) 2015 16 1 САПР ечтАнС6чтыхл6 "Мы показываем

№1 (00054) 2015 печатный монта ж 173

СиСтемы проектирования www.electronics.ru

Page 14: САПР ПечАтных ПлАт CadenCe allegro – новые ...162 печатный монтаж 1 (00054) 2015 16 1 САПР ечтАнС6чтыхл6 "Мы показываем

174 печатный монта ж №1 (00054) 2015

СиСтемы проектирования www.electronics.ru

перечислить эти инструменты. Отметим, что представленное на семинаре ПО воплощает кон-цепцию сквозного проектирования – в компании Cadence она называется Silicon-Package-Board.

Сквозное проектирование охватывает все уровни разработки: кристалл  – микросхема в  корпусе  – печатная плата  – модуль на  ПП; имеют ся также некоторые возможности моде-лирования сборки из нескольких модулей с уче-том их взаиморасположения. Причем движение, перенос информации с  этапа на  этап проекти-рования возможно как "сверху вниз", от  кри-сталла к  устройству, так и  в  обратном направ-лении. И в этом заключается еще одно достоин-ство технологии компании Cadance.

"Сквозной маршрут проектирования, реализуемый нашей системой, становится необходимым инструментом для создания интегральных схем, – заметил Анатолий Иванов. – В  случае разработки кристаллов с  частотами 2  ГГц или телекоммуникационных приложений, высокоскоростных эзернетовских приложений и  т. д. без анализа происходя-щего в  корпусе ИС невозможно обеспечить работоспособ-ность микросхемы. Можно получить очень хороший кри-сталл, но он не будет работать с другими устройствами на  плате из-за наводок внутри корпуса, помех, тепло-вых эффектов и  т. д. Наша технология дает эффектив-ный инструмент для решения этих проблем, поддерживая обратный процесс – выход от ПП к кристаллу."

СеминАРов С тАнет большеСовременные САПР производства компании Cadence Design Systems получают все более

широкое признание среди отечественных раз-работчиков электронной техники. По  словам Анатолия Иванова, за  последние пять лет про-дажи САПР в  России ежегодно увеличивались примерно в  полтора раза. На  вопрос о  том, насколько важен российский рынок для Cadence, он сказал следующее:

"Компания Cadence работает в  России под эгидой пред-ставительства в Центральной Европе, руководство кото-рого базируется в Германии. Оговорюсь, что имеется в виду не  конкретно САПР Allegro, а  вся продуктовая линейка компании. Доля России в европейской активности Cadence, скажем так, весьма распознаваема; без российского рынка центрально-европейский бизнес Cadence стал  бы значи-тельно слабее. С  другой стороны, основной объем продаж Cadence приходится на  Соединенные Штаты, и  для ком-пании в целом потеря российского рынка была бы не столь чувствительна, как для Европы."

Анатолий Иванов пояснил также, на чем осно-ван выбор российского партнера Cadence:

"Работа с предлагаемой САПР требует хороших инженер-ных навыков, поэтому для нас важно было найти партнера, который  мог бы ее продвигать и  поддерживать, общаться с  заказчиками. Мы нашли точки соприкосновения с  компа-ниями "ПСБ  СОФТ" и "ПСБ технологии"; квалификация их сотрудников очень высокая, мы более чем довольны сотруд-ничеством. Надеемся, что с  их помощью наша компания и  впредь будет активно развивать своей бизнес на  россий-ском рынке."

Конечно, не  обошлось и  без вопроса на  "злобу дня" – о санкциях. Ответ Анатолия Иванова был

Влияние реальной трехмерной конфигурации печат­ной платы на частотную характеристику линии пере­дачи сигнала

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Mag

, c

Частота, ГГц

1 – "Идеальная" линия передачи: ровная частотная характеристика2 – Реальное взаимодействие сигнала с полигонами земли/питания: резонансы и провалы в частотной характеристике

1

2

Моделирование целостности сигналов с учетом шумов и импеданса цепей земли/питания

Попробуйте убрать фильтрующие конденсаторы, и вы увидите, насколькосильно качество системы питаний влияет на целостность сигналов

Моделирование целостности сигналов с учетом шумов и импеданса цепей земли/питания

Традиционноемоделирование целостности сигналов

Page 15: САПР ПечАтных ПлАт CadenCe allegro – новые ...162 печатный монтаж 1 (00054) 2015 16 1 САПР ечтАнС6чтыхл6 "Мы показываем

№1 (00054) 2015 печатный монта ж 175

СиСтемы проектирования www.electronics.ru

сдержан и достаточно формален – но как еще может говорить об  этом человек, не  имеющий доступа к центру принятия подобных решений?

"Поскольку штаб-квартира компании Cadence находится в  Сан-Хосе, на  нее распространяется действие правил экс-портного контроля Соединенных Штатов, что зафиксиро-вано в лицензионном соглашении. Так что, к сожалению, все, что подпадает под эти ограничения, касается и наших парт-неров в  России. Не  могу сказать, что сегодня это наносит серьезный ущерб бизнесу, но  некоторое влияние мы уже чув-ствуем. Надеемся, что в обозримом будущем ситуация раз-решится положительно."

* * *Семинар прошел при полном аншлаге: в 99-мест-ном зале не  было ни  одного свободного кресла. Слушатели не  спешили уходить на  перерывы и не слишком дисциплинированно возвращались

"к повестке дня", не в силах оторваться от общения со специалистами компании, которые на развер-нутых на  последнем ряду ноутбуках помогали вникнуть в детали работы с САПР.

Подобные семинары проводятся компаниями "ПСБ СОФТ" и "ПСБ технологии" с 2006 года. Сегодня потребность в  таких мероприятиях возрастает; помимо очевидного интереса российских пользо-вателей, представитель Cadence объяснил это высо-кими темпами расширения функционала САПР Allegro. Обновления происходят ежеквартально, и с ними нужно регулярно знакомить потребите-лей – хотя бы раз в год. Сейчас, фактически, про-исходит становление этой практики. Московский семинар, состоявшийся 25  ноября, был одним из  серии мероприятий: накануне аналогичное занятие прошло в Санкт-Петербурге, а спустя два

дня – в Нижнем Новгороде. Рассматривается воз-можность проведения в начале 2015 года семина-ров и в других крупных городах России. Компания заинтересована в  организации серий подобных мероприятий на  регулярной основе  – раз в  год, а возможно, и чаще.

Полагаем, что российская электронная промыш-ленность заинтересована в том же. ⦁

Семинары в Санкт­Петербурге 24.11.2014 (слева) и Нижнем Новгороде 27.11.2014 (справа)