可編程器件推動(dòng)軟革命，PCB專(zhuān)業(yè)人員何去何從?

沒(méi)什么能比具有爭議性的問(wèn)題更能激發(fā)各種觀(guān)點(diǎn)和討論。

了解電路板布線(xiàn)專(zhuān)業(yè)人員的未來(lái)本身就是一個(gè)重要的問(wèn)題，但如果是暗示這些設計工程師需要“繼續前進(jìn)”，則是另外一回事。這其實(shí)是指一個(gè)正在收縮的設計領(lǐng)域，而在一個(gè)快速發(fā)展的技術(shù)產(chǎn)業(yè)中，說(shuō)起熵的概念總是讓人心煩意亂。

請注意問(wèn)題里面說(shuō)的是“專(zhuān)業(yè)人員”，而且要明確的是，這關(guān)系到對本專(zhuān)業(yè)目前的觀(guān)點(diǎn)以及需要進(jìn)行怎樣的改革。因此，這里真正值得關(guān)心的，是工作在孤立設計環(huán)境中的專(zhuān)家級電子產(chǎn)品設計人員未來(lái)的可持續發(fā)展，特別是那些專(zhuān)門(mén)從事 PCB 設計的人員。

當從整體上把握行業(yè)以及其發(fā)展方向的時(shí)候，這個(gè)概念就不像是第一眼看到的那樣了。隨著(zhù)技術(shù)飛速的發(fā)展，工程師的工作方式以及他們使用的工具正在努力與毫不妥協(xié)的變革保持步伐的一致。正是這些技術(shù)的發(fā)展以及那些使用電子產(chǎn)品人員的各種需求，制定了如何完成設計的時(shí)間表，并確定了未來(lái)的發(fā)展方向。

對板級設計工程師而言，這條路主要是由圍繞 PCB 的技術(shù)發(fā)展來(lái)決定的。這可最終決定電路板設計的功能及物理特性，以及用來(lái)實(shí)現這些屬性所需要的材料、技術(shù)與設計工具。如果 PCB 的目標和格式有所改變，它們的設計方法也必將改變。

PCB的發(fā)展方向？

目前從狹義角度上講，PCB 設計與構造的大多數根本趨勢還必將持續下去。

消費與工業(yè)行業(yè)將繼續推動(dòng)對更智能以及更小巧產(chǎn)品的需求。那些產(chǎn)品中使用的電子器件將在提供更多高級功能的同時(shí)，變得更加小巧。用來(lái)連接這些部件的 PCB 也將不斷變小，以便從整體上調節緊湊型用戶(hù)功能外殼的容量。

這里不會(huì )有太多的驚喜，而且這些趨勢可對高級 PCB 技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生直接影響，比如柔性板、微孔、高密度互連系統以及高密度布線(xiàn)。僅此而言，似乎 PCB 專(zhuān)業(yè)人員的未來(lái)就是進(jìn)一步提高他們的技能，掌握新的電路板設計技術(shù)及工藝。這和以電路板為重點(diǎn)的老路沒(méi)有什么兩樣。

然而，當你退后一步，用更加宏觀(guān)的視角來(lái)審視這些變革的時(shí)候，就會(huì )覺(jué)得更為現實(shí)了。這種觀(guān)點(diǎn)就是考慮整個(gè)產(chǎn)品的設計，而并非僅僅延續電路板設計的傳統思維，不再是通過(guò)局限在 PCB 上的觀(guān)點(diǎn)來(lái)審視整個(gè)電子產(chǎn)品的發(fā)展。

比如，實(shí)現更小型產(chǎn)品的變革主要是由半導體技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)的，而 PCB 技術(shù)和工藝只是進(jìn)行了相應的適應性發(fā)展。采用高密度封裝的大規模器件會(huì )繼續在提供更多功能的同時(shí)，減少對芯片支持的要求，進(jìn)而減少器件數以及板級連接的數量。從這種意義上講，PCB 設計將日益簡(jiǎn)化。

如 FPGA 等可編程器件帶來(lái)的革命引入了“軟”硬件設計以及可編程 SoC 方法，將這場(chǎng)變革推向了新的高度。這種變革可降低非重復性工程 (NRE) 成本，并提高設計的靈活性，由于將大量物理硬件轉移到了可編程邏輯的“軟”領(lǐng)域中，因而還可進(jìn)一步降低電路板的復雜性。

可編程器件的推廣，以及對軟件定義設計 IP 的的重視度不斷提高，全面轉向軟設計的狀況已經(jīng)日益凸顯。其結果是硬件將不再擔任產(chǎn)品設計中的主導因素。板級設計正日益簡(jiǎn)化，并更加模塊化，同時(shí)物理配置、連接性以及構造也可由其它設計因素來(lái)主導。

其它因素的一個(gè)影響實(shí)例是 FPGA 的連接性。FPGA 的一個(gè)獨特之處是器件引腳配置本身就具有可編程性。從傳統意義上講，這正是讓電路板布線(xiàn)工程師煩惱之處。他們不僅要扇出數以百計的高密度封裝器件的引腳，而且還要處理在獨立 FPGA 設計領(lǐng)域中確定(和改變)的數以百計的引腳分配。

從單純的 PCB 設計角度來(lái)看，這可提高設計復雜性。不過(guò)從更加全面的視角來(lái)看，當 PCB 與 FPGA 設計協(xié)同工作時(shí)，可變器件引腳也可成為一種優(yōu)勢。更具體地說(shuō)，PCB 設計人員可以重新布置 FPGA 引腳配置，簡(jiǎn)化布線(xiàn)，而且這些變更可直接反映到 FPGA 設計領(lǐng)域，布局布線(xiàn)工具可自動(dòng)重構 FPGA，以便與之匹配。

電路板的設計再度得到簡(jiǎn)化，在這種情況下又牽扯到另一個(gè)領(lǐng)域。在完全連接的 PCB-FPGA 設計環(huán)境中，這個(gè)過(guò)程是可以變化的，在該環(huán)境下甚至可通過(guò)移動(dòng) FPGA 可編程結構中有問(wèn)題的布線(xiàn)路徑，將這項工作推向新高。FPGA 布置及布線(xiàn)工具可解決電路板布線(xiàn)的各種技術(shù)難題，但只有 在PCB-FPGA 開(kāi)發(fā)工作處于同一設計環(huán)境中，并使用統一共享設計數據模型的時(shí)候才可實(shí)現。

雖然這些概念已極具吸引力，可編程邏輯所提供的革命性機遇還將隨著(zhù)技術(shù)專(zhuān)利的到期而進(jìn)一步拓展。請設想一下當處理器等硬件器件在其結構中整合了一定程度的可編程邏輯的設計可能性。

這樣一來(lái)，現在就可通過(guò)編程來(lái)決定如何將處理器與設計的其它部分進(jìn)行連接與接口連接。通過(guò)對該器件進(jìn)行編程，可以根據您的具體應用需要，納入支持器件與外設，并與傳統 FPGA 一樣，可針對電路板布線(xiàn)對引腳配置進(jìn)行優(yōu)化，從而可減少電路板上的部件數，簡(jiǎn)化互連路徑。

不用花太多的功夫，就可將這個(gè)概念帶入一個(gè)應用環(huán)節，在該環(huán)節上，可對設計中的每個(gè)器件進(jìn)行配置，使其與其它器件實(shí)現接口連接。這樣就只需要簡(jiǎn)單、直接的電氣互連，以及器件高效地接插就可以了 —— 或許甚至能更直接。

• DIALOG為基于英特爾處理器的平板開(kāi)發(fā)PMIC