電子發燒友網報道（文/吳子鵬）PCB（印刷電路板）是電子元器件實現電氣互連的載體，因此被稱為“電子產品之母”，覆蓋廣泛的應用領域，包括通信設備、計算機及周邊、消費電子、工業控制、汽車電子和醫療設備等。

近幾年，全球PCB市場高速發展。根據研究機構n.t. information的統計數據，2022年全球PCB產值約為880億美元，同比增長10%。S&P Consulting在分析報告指出，隨著電子產品智能化、高端化發展，高密度PCB的需求快速上升：在剛性板中，多層板的占比已經達到了80%；封裝基板和HDI板在整個PCB市場的份額也都已經超過了10%。

2022年PCB市場份額分布

數據來源：S&P Consulting，電子發燒友網制圖

電子產品迭代速度加快，加上PCB本身高密度化發展，讓設計企業面臨巨大的挑戰。全新的問題就需要全新的解決方案，因而能夠實現高效設計的PCB設計軟件已經成為企業的剛需。然而，縱觀整個市場，具備這種功能的PCB設計軟件大都價格不菲，且需要一定的部署環境，對于中小型企業和個人設計者而言，門檻太高了。因此，本文便是要為這種類型的設計者分享一款設計利器——Cadence公司的OrCAD X平臺。

當代PCB設計需要應對的挑戰

作為電子產品設計的重要載體，隨著終端市場對電子設備需求不斷提高，PCB設計也需要隨機應變，并逐步演化出幾大顯著的發展趨勢，包括高精度、高密度、高可靠性、綠色環保、智能化等。這些趨勢背后隱藏著PCB設計目前必須妥善解決的問題，這些問題有的來自設計本身，有的則是因為傳輸信號高頻化造成的，當然也有些問題會因企業規模而變得額外棘手。

我們首先來看PCB設計本身自帶的一些設計挑戰。在上述內容中我們有提到一組數據：在目前PCB行業占比51%的剛性板中，其中40%左右都是多層板的設計，一些高多層板已經達到了50層、60層，甚至是超過100層的程度。 板子層數的增加帶來的第一個問題就是如何保證信號完整性，這個問題在高多層板中非常突出。除了傳輸線路變長之外，多層板設計中都需要有過孔，而過孔往往會給傳輸線造成一些阻抗不連續、損耗變大等問題，對信號完整性影響很大。

在設計本身，第二個明顯的挑戰是高密度板導致的電磁兼容問題。高密度一方面來自非常多的板子層數，另一方面是由于器件之間的距離更加緊湊，這都有可能造成不同程度的電磁干擾，從而影響信號的傳輸和處理。 復雜的PCB設計還要考慮到散熱的問題，這在高多層板設計中較為突出，過多的層數導致散熱單元和散熱面積大幅度增加，如果不能很好地應對就會造成散熱困難。

有時候，我們也需要關注信號本身可能帶來的問題，比如5G時代廣泛存在的高頻板。在高頻板設計過程中，信號串擾也就是走線間的電磁耦合關聯現象在設計初期經常出現，這些耦合由于多層板的關系往往都是三維耦合，那么就需要分析大量的原因予以去除。另外，高頻和高速的信號也會在無端接傳輸線上產生振鈴，進而變成量級非常高的輻射，這些輻射是遠超FCC/CISPR B類限制的。

上述挑戰往往會讓設計者遇到一個很尷尬的問題，明明原理圖的邏輯是正確的，但是卻無法在PCB設計中實現出來。

當然，除了需要實現正確的PCB設計以外，在當前電子信息產業快速發展的節奏下，企業也必須正視一些設計之外的問題。比如被人廣泛提起的產品換新問題——激烈的市場競爭導致產品開發周期縮短，這就需要PCB設計開發盡可能地做到一次成功，滿足可生產性、可測試性、可維護性的要求。

再比如，出于對投資回報率（ROI）的考慮，高多層板的成本相對較高，導致單板的層數不能隨密度增加而無限加大，那么如何用更少的層數實現同樣的效果也是一個挑戰。 此外還有一點是設計協同的挑戰，也叫PCB并行設計挑戰。PCB并行設計是企業提升PCB開發效率一個很好的途徑，不過也面臨著一些問題。我們都知道，溝通是貫穿PCB設計過程的主題，但是如果缺乏數據和工具的支撐，有時候單純話術的溝通往往需要很長時間才能夠達成共識。

上述挑戰是共性的，也就是整個PCB產業都需要面對。對于中小型企業和個人設計者來說，在這些挑戰之外，還需要考慮一些額外的因素——在保證高質量PCB設計的同時，也要充分考慮到經濟性。

一般而言，為了解決上述我們提到的這些PCB設計挑戰，途徑大概有三種：其一是采用更高級的工藝技術，如納米級銅箔、高頻電路板材料等；其二是優化布局、布線，減少板子層數和過孔數量；其三是進行散熱創新設計，通過改進散熱材料和結構，增強系統的散熱性能。不難看出，在這些解決方案背后，有三大關鍵點：工藝、材料和設計工具。對于中小企業而言，能夠實現智能化、高效設計的EDA設計工具大都價格不菲，超出了他們的項目預算。Cadence 新一代 AI 驅動的 OrCAD X 平臺能夠幫助他們很好地應對上述挑戰。

讓中小企業PCB設計提速5倍

為了幫助更廣泛的設計者能夠借助云計算、人工智能等先進技術大幅提升自己的PCB設計生產力，2023年9月Cadence正式推出新的OrCAD X平臺，讓個人設計者和中小企業切實地感受到PCB設計效率飛升。

作為一款支持云的系統設計解決方案，OrCAD X包含了OrCAD平臺的全部功能及其他許多新增功能，五大極具創新的功能特性幫助設計者顯著縮短從原理圖設計到PCB layout的開發周期。

第一大功能特性是剛剛提到的云連接功能。從傳統PCB串行開發流程到PCB并行開發流程，一個很大的挑戰是如何讓團隊各成員能夠在統一界面看到設計成果，這對數據承載能力有很高的要求。通過云擴展，OrCAD X可在單一界面內實現完整的部件創作，無需手動配置或共享文件。創建的方式可以是完全自己重新創建，也可以是借鑒已經經過驗證的第三方部件。創建完成之后，只需將數據發布到目標共享工作區，團隊成員就可以基于最新版本的庫進行高效溝通，同時處理同一個layout設計。

OrCAD X云連接功能

第二大功能特性是高效設計的能力。比如在布局布線方面，通過種類更加豐富的電氣約束，靈活的手動和輔助布線切換，可視化圖形能力，OrCAD X讓布局布線對于設計者而言，變得非常有趣且高效；在扇出設計方面，可以通過使用BGA封裝和高引腳器件，以及相關的可視化功能，讓扇出設計難度大大降低；在高頻信號管理方面，通過可視化圖形和過孔位置預覽功能，可以幫助設計者在管理高頻信號完整性時做出正確的決策，等等。

OrCAD X扇出功能

第三大功能特性是高度定制化的能力。傳統小畫布上進行PCB設計，不僅功能單調且幾乎沒有定制性可言。OrCAD X簡化并重建了設計工作區，合并了許多界面，設計者可以在面板、工具欄、圖層、窗格方面享受到充分的定制特性，從而讓設計變得井井有條且非常舒服。

第四大功能特性是更強的可視化能力。在檢測環節，OrCAD X提供的3D可視化能夠快速發現系統設計中的一些問題，比如元器件擺放問題，以及板上元素是否沖突，OrCAD X提供交互式3D畫布，并可以根據設定的規則快速實現3D DRC(設計規則檢查)，極大地提升檢測和解決問題的效率。用戶可以通過AssignColor功能來快速區分網絡和PIN腳，從而增強對比顯示的效果。

OrCAD X 3D可視化功能

OrCAD X定位DRC功能

OrCAD XAssignColor功能

第五大功能特性是全新的工具界面設計和編輯器。OrCAD X簡化了PCB編輯器，摒棄了繁瑣的多菜單、手動設置和模式修改流程，讓設計可以非常絲滑；秉持高效設計的理念，OrCAD X提供全新的用戶界面，提供設計向導、幫助提示、基于原理圖的電路分組以及反饋功能。 通過這五大創新功能，我們發現無論是PCB設計上遇到的挑戰，還是項目協同方面的問題，都會迎刃而解，從而讓整個PCB設計工作的效率提升5倍以上。這里需要特別提出的是，OrCAD X是專門針對個人設計者、中小型企業進行優化的設計利器，其中OrCAD X標準版面向個人用戶，OrCAD X專業版面向專業人士和中小型企業用戶。

結語

不難發現，OrCAD X是一款能夠從時間和空間維度全面賦能個人設計者和中小型企業用戶的PCB設計利器。在時間維度上，OrCAD X提供的云連接、高效布局布線等能力，讓PCB設計效率大幅提升，產品交付、上市周期大幅縮短；在空間維度上，OrCAD X帶來了更強的3D可視化能力，加上100多個必要的約束檢查，可以清晰找到設計上的一些問題，避免出現昂貴的設計返工。

在創新技術的利用上，OrCAD X平臺是基于云計算和人工智能技術打造的全新引擎，這些創新技術的引入讓PCB設計不再乏味枯燥，而是妙趣橫生。作為PCB設計者的你是否已經迫不及待，現在機會來啦！ 面向專業用戶、中小型企業和團隊的OrCAD X 23.1專業版正式開啟免費試用，識別下圖二維碼或點擊下方“閱讀原文”鏈接，一鍵直達PCB設計新天地！