一款平台五大创新特性，中小型企业PCB设计5倍效率提升的秘密找到了

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）PCB（印刷电路板）是电子元器件实现电气互连的载体，因此被称为“电子产品之母”，覆盖广泛的应用领域，包括通信设备、计算机及周边、消费电子、工业控制、汽车电子和医疗设备等。

近几年，全球PCB市场高速发展。根据研究机构n.t. information的统计数据，2022年全球PCB产值约为880亿美元，同比增长10%。S&P Consulting在分析报告指出，随着电子产品智能化、高端化发展，高密度PCB的需求快速上升：在刚性板中，多层板的占比已经达到了80%；封装基板和HDI板在整个PCB市场的份额也都已经超过了10%。

2022年PCB市场份额分布

数据来源：S&P Consulting，电子发烧友网制图

电子产品迭代速度加快，加上PCB本身高密度化发展，让设计企业面临巨大的挑战。全新的问题就需要全新的解决方案，因而能够实现高效设计的PCB设计软件已经成为企业的刚需。然而，纵观整个市场，具备这种功能的PCB设计软件大都价格不菲，且需要一定的部署环境，对于中小型企业和个人设计者而言，门槛太高了。因此，本文便是要为这种类型的设计者分享一款设计利器——Cadence公司的OrCAD X平台。

当代PCB设计需要应对的挑战

  作为电子产品设计的重要载体，随着终端市场对电子设备需求不断提高，PCB设计也需要随机应变，并逐步演化出几大显著的发展趋势，包括高精度、高密度、高可靠性、绿色环保、智能化等。这些趋势背后隐藏着PCB设计目前必须妥善解决的问题，这些问题有的来自设计本身，有的则是因为传输信号高频化造成的，当然也有些问题会因企业规模而变得额外棘手。

我们首先来看PCB设计本身自带的一些设计挑战。在上述内容中我们有提到一组数据：在目前PCB行业占比51%的刚性板中，其中40%左右都是多层板的设计，一些高多层板已经达到了50层、60层，甚至是超过100层的程度。 板子层数的增加带来的第一个问题就是如何保证信号完整性，这个问题在高多层板中非常突出。除了传输线路变长之外，多层板设计中都需要有过孔，而过孔往往会给传输线造成一些阻抗不连续、损耗变大等问题，对信号完整性影响很大。

在设计本身，第二个明显的挑战是高密度板导致的电磁兼容问题。高密度一方面来自非常多的板子层数，另一方面是由于器件之间的距离更加紧凑，这都有可能造成不同程度的电磁干扰，从而影响信号的传输和处理。 复杂的PCB设计还要考虑到散热的问题，这在高多层板设计中较为突出，过多的层数导致散热单元和散热面积大幅度增加，如果不能很好地应对就会造成散热困难。

有时候，我们也需要关注信号本身可能带来的问题，比如5G时代广泛存在的高频板。在高频板设计过程中，信号串扰也就是走线间的电磁耦合关联现象在设计初期经常出现，这些耦合由于多层板的关系往往都是三维耦合，那么就需要分析大量的原因予以去除。另外，高频和高速的信号也会在无端接传输线上产生振铃，进而变成量级非常高的辐射，这些辐射是远超FCC/CISPR B类限制的。

上述挑战往往会让设计者遇到一个很尴尬的问题，明明原理图的逻辑是正确的，但是却无法在PCB设计中实现出来。

当然，除了需要实现正确的PCB设计以外，在当前电子信息产业快速发展的节奏下，企业也必须正视一些设计之外的问题。比如被人广泛提起的产品换新问题——激烈的市场竞争导致产品开发周期缩短，这就需要PCB设计开发尽可能地做到一次成功，满足可生产性、可测试性、可维护性的要求。

再比如，出于对投资回报率（ROI）的考虑，高多层板的成本相对较高，导致单板的层数不能随密度增加而无限加大，那么如何用更少的层数实现同样的效果也是一个挑战。 此外还有一点是设计协同的挑战，也叫PCB并行设计挑战。PCB并行设计是企业提升PCB开发效率一个很好的途径，不过也面临着一些问题。我们都知道，沟通是贯穿PCB设计过程的主题，但是如果缺乏数据和工具的支撑，有时候单纯话术的沟通往往需要很长时间才能够达成共识。

上述挑战是共性的，也就是整个PCB产业都需要面对。对于中小型企业和个人设计者来说，在这些挑战之外，还需要考虑一些额外的因素——在保证高质量PCB设计的同时，也要充分考虑到经济性。

一般而言，为了解决上述我们提到的这些PCB设计挑战，途径大概有三种：其一是采用更高级的工艺技术，如纳米级铜箔、高频电路板材料等；其二是优化布局、布线，减少板子层数和过孔数量；其三是进行散热创新设计，通过改进散热材料和结构，增强系统的散热性能。不难看出，在这些解决方案背后，有三大关键点：工艺、材料和设计工具。对于中小企业而言，能够实现智能化、高效设计的EDA设计工具大都价格不菲，超出了他们的项目预算。Cadence 新一代 AI 驱动的 OrCAD X 平台能够帮助他们很好地应对上述挑战。

让中小企业PCB设计提速5倍

  为了帮助更广泛的设计者能够借助云计算、人工智能等先进技术大幅提升自己的PCB设计生产力，2023年9月Cadence正式推出新的OrCAD X平台，让个人设计者和中小企业切实地感受到PCB设计效率飞升。

作为一款支持云的系统设计解决方案，OrCAD X包含了OrCAD平台的全部功能及其他许多新增功能，五大极具创新的功能特性帮助设计者显著缩短从原理图设计到PCB layout的开发周期。

第一大功能特性是刚刚提到的云连接功能。从传统PCB串行开发流程到PCB并行开发流程，一个很大的挑战是如何让团队各成员能够在统一界面看到设计成果，这对数据承载能力有很高的要求。通过云扩展，OrCAD X可在单一界面内实现完整的部件创作，无需手动配置或共享文件。创建的方式可以是完全自己重新创建，也可以是借鉴已经经过验证的第三方部件。创建完成之后，只需将数据发布到目标共享工作区，团队成员就可以基于最新版本的库进行高效沟通，同时处理同一个layout设计。

OrCAD X云连接功能

第二大功能特性是高效设计的能力。比如在布局布线方面，通过种类更加丰富的电气约束，灵活的手动和辅助布线切换，可视化图形能力，OrCAD X让布局布线对于设计者而言，变得非常有趣且高效；在扇出设计方面，可以通过使用BGA封装和高引脚器件，以及相关的可视化功能，让扇出设计难度大大降低；在高频信号管理方面，通过可视化图形和过孔位置预览功能，可以帮助设计者在管理高频信号完整性时做出正确的决策，等等。

OrCAD X 扇出功能

第三大功能特性是高度定制化的能力。传统小画布上进行PCB设计，不仅功能单调且几乎没有定制性可言。OrCAD X简化并重建了设计工作区，合并了许多界面，设计者可以在面板、工具栏、图层、窗格方面享受到充分的定制特性，从而让设计变得井井有条且非常舒服。

第四大功能特性是更强的可视化能力。在检测环节，OrCAD X提供的3D可视化能够快速发现系统设计中的一些问题，比如元器件摆放问题，以及板上元素是否冲突，OrCAD X提供交互式3D画布，并可以根据设定的规则快速实现3D DRC(设计规则检查)，极大地提升检测和解决问题的效率。用户可以通过AssignColor功能来快速区分网络和PIN脚，从而增强对比显示的效果。

OrCAD X 3D可视化功能

OrCAD X 定位DRC功能

OrCAD X AssignColor功能

第五大功能特性是全新的工具界面设计和编辑器。OrCAD X简化了PCB编辑器，摒弃了繁琐的多菜单、手动设置和模式修改流程，让设计可以非常丝滑；秉持高效设计的理念，OrCAD X提供全新的用户界面，提供设计向导、帮助提示、基于原理图的电路分组以及反馈功能。 通过这五大创新功能，我们发现无论是PCB设计上遇到的挑战，还是项目协同方面的问题，都会迎刃而解，从而让整个PCB设计工作的效率提升5倍以上。这里需要特别提出的是，OrCAD X是专门针对个人设计者、中小型企业进行优化的设计利器，其中OrCAD X标准版面向个人用户，OrCAD X专业版面向专业人士和中小型企业用户。

结语

不难发现，OrCAD X是一款能够从时间和空间维度全面赋能个人设计者和中小型企业用户的PCB设计利器。在时间维度上，OrCAD X提供的云连接、高效布局布线等能力，让PCB设计效率大幅提升，产品交付、上市周期大幅缩短；在空间维度上，OrCAD X带来了更强的3D可视化能力，加上100多个必要的约束检查，可以清晰找到设计上的一些问题，避免出现昂贵的设计返工。

在创新技术的利用上，OrCAD X平台是基于云计算和人工智能技术打造的全新引擎，这些创新技术的引入让PCB设计不再乏味枯燥，而是妙趣横生。作为PCB设计者的你是否已经迫不及待，现在机会来啦！ 面向专业用户、中小型企业和团队的OrCAD X 23.1专业版正式开启免费试用，识别下图二维码或点击下方“阅读原文”链接，一键直达PCB设计新天地！