PCB Design impresa globale

La verifica multidimensionale anticipata del PCB consente di ridurre al minimo i ricicli di progettazione e di produzione

on 27 Marzo 2019

La verifica multidimensionale anticipata è al momento la metodologia più avanzata nel PCB Design, perché consente di evitare i ricicli di progettazione e di produzione (re-spin) e dunque di arrivare alla produzione definitiva prima e con minori costi. Quella della verifica multidimensionale anticipata è una caratteristica tipica della piattaforma Xpedition Enterprise per il PCB Design, la soluzione di Mentor e Siemens per i gruppi di progettazione distribuiti.

L’insieme degli strumenti Mentor consente ai progettisti di integrare, in un’unica piattaforma di progettazione PCB, un’ampia gamma di strumenti di verifica di facile utilizzo, che consente loro di identificare i problemi sia nella fase di progettazione dello schematico, sia in quella del layout. L’ultima versione della piattaforma Xpedition offre accurate analisi e verifiche simultanee, cioè accessibili contemporaneamente a più progettisti. Questa integrazione completa degli strumenti contribuisce a ottenere risparmi significativi in ​​termini di tempo e costi, offrendo al tempo stesso prodotti di qualità superiore.

Le tecnologie integrate per la verifica del PCB

La piattaforma di verifica Xpedition è progettata per progettisti di PCB non specialisti e abilita funzioni di simulazione e analisi rapide e intuitive. Le tecnologie integrate per la verifica, che vengono eseguite all’interno dello strumento di authoring del progettista, consentono la creazione automatica del modello, la simulazione simultanea, il cross-probing dei risultati e le revisioni degli errori all’interno di un singolo ambiente.

La piattaforma Xpedition include una gamma di solide tecnologie: analisi dello schematico, analisi dell’integrità di segnale (SI) e dell’integrità delle alimentazioni (PI), controllo delle regole elettriche (ERC), simulazione termica, analisi delle vibrazioni, più le varie analisi per la producibilità (DFM): design for fabrication (DFF), design for assembly (DFA) e design for test (DFT). Queste tecnologie integrate, applicate all’interno di un singolo ambiente di authoring familiare al progettista o al team di progettazione, forniscono in modo anticipato prototipi virtuali.

Le novità della piattaforma di verifica Xpedition

La piattaforma di verifica Xpedition incorpora nuove tecnologie in diverse aree:

  • Verifica del progetto schematico: un nuovo strumento di integrità dello schematico, potente e completamente automatico, sostituisce l’ispezione visiva manuale dello schema, eliminando i re-spin all’inizio del progetto, fino al 70%.
  • Analisi Design-for-Test: identifica i requisiti dei test point, che vengono automaticamente passati dalla progettazione dello schematico al layout come vincoli per migliorare la copertura della testabilità. Questa funzione crea output di test e di ispezione per le macchine nella preparazione del processo con diagnostica precoce, riducendo così il costo complessivo dei test.

Le integrazioni che sono state invece migliorate, nella nuova piattaforma Xpedition, comprendono:

  • Analisi DFM (Design for Manufacturability), la quale fornisce un’analisi completa del DFM che copre la convalida di fabbricazione, assemblaggio, test, flex / rigid-flex, validazione del substrato e del pannello. Tutto ciò nelle fasi anticipate e in modo simultaneo, durante la progettazione del PCB, senza lasciare il layout nel nuovo ambiente di integrazione Xpedition.
  • Analisi del Sign-Off: il controllo automatico delle regole elettriche (ERC) identifica rapidamente l’integrità critica del segnale, l’integrità dell’alimentazione e le interferenze EMI / EMC in contemporenea con il layout del PCB, accelerando potenzialmente la frequenza delle revisioni del progetto da giorni a pochi minuti.

L’integrazione nella produzione elettronica secondo la visione Siemens

Con Xpedition Enterprise, i team di progettazione globali sviluppano i sistemi elettronici più complessi del mondo, in un ambiente aziendale multidisciplinare, che offre un vantaggio competitivo alle loro organizzazioni e ai loro prodotti sul mercato. L’integrazione dei vari strumenti di verifica, che è tipica di questo tool di progettazione di Mentor, si colloca ormai pienamente nell’ambito della visione Siemens, quella dell’integrazione di tutti i domini, che include gli ambiti elettronico, elettrico, meccanico e informatico, dall’ideazione del prodotto lungo tutto il suo ciclo di vita.

È una visione che tende a facilitare la collaborazione e aumentare la trasparenza tra i diversi domini, tramite soprattutto la “progettazione simultanea” (concurrent design) e la “metodologia di spostamento a sinistra”, nella quale la validazione è spinta il più possibile verso le fasi iniziali del processo, idealmente prima che gli errori si manifestino sin dall’inizio della progettazione.

Tali metodologie sono caratteristiche delle aziende che oggi ottengono i migliori risultati sul mercato, come è emerso da una recente ricerca dell’Aberdeen Group, dei cui risultati offriamo qui una sintesi da scaricare. Tale rapporto consente di capire, in moto molto concreto, quali sono i metodi e gli atteggiamenti che oggi consentono di fare la differenza.

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Le migliori pratiche per i Responsabili del PCB Design

Tutti i dati, in italiano, che emergono dal rapporto dell’Aberdeen Group sulle caratteristiche dei gruppi di progetto che ottengono i migliori risultati in termini di rispetto dei tempi, del budget, successo sul mercato.

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Così la visione Siemens sta cambiando la progettazione e la produzione di PCB

on 26 Febbraio 2019

La crescente complessità progettuale sta profondamente cambiando l’industria elettronica. Le aree dove possiamo vedere i maggiori cambiamenti sono: l’automotive, dove si prevede che entro il 2030 il 50% dei costi sia basato sull’elettronica; l’IoT, per il cui mercato globale è stimata una crescita dai 157 miliardi di dollari del 2016 ai 457 entro il 2020; la realtà aumentata e virtuale, con una spesa totale prevista di 215 miliardi entro il 2021 e un tasso annuo di crescita composto (CAGR) del 113,2%.

L’industria elettronica, nella sua storia, è passata attraverso diverse “ere”. L’era di 40 anni fa era caratterizzata da prodotti e soluzioni con un ciclo di vita lungo, come i mainframes. Un grande cambiamento ci fu a metà degli anni 2000, quando gli smartphone, la mobilità e l’accesso internet sono diventati elementi di supporto della società moderna. Tali innovazioni hanno accelerato un’esplosione che ha portato ai dispositivi connessi. La presenza di connettività in ogni prodotto ha aggiunto nuove forme di pressione, come finestre di tempo più brevi per portare il prodotto sul mercato, aspettative dei consumatori sull’interoperabilità più alte che mai, e un’esplosione della varietà di componenti elettronici necessari per un prodotto del giorno d’oggi.

Il ritmo crescente del cambiamento e la domanda per la “prossima grande novità” hanno abbreviato notevolmente le finestre di opportunità per un successo di mercato. Le aziende devono essere preparato dal punto di vista organizzativo, di processo e tecnologico, per poter affrontare in modo competitivo non solo le sfide di oggi, ma anche per preparare le proprie strutture progettuali alle sfide future di ulteriore complessità, competitività e differenziazione nel mercato globale.

Integrazione di tutti i domini: una visione diventata realtà

L’ingresso di Mentor in Siemens ha cambiato completamente lo scenario, per i progettisti e le aziende che devono affrontare tali sfide. La visione Siemens, in particolare, sta affrontando una delle maggiori sfide nello sviluppo del prodotto, l’integrazione di tutti i domini, facilitando la collaborazione e aumentando la trasparenza tra i diversi domini. Con Mentor all’interno di Siemens, c’è la possibilità di rompere le barriere tra i domini, integrando gli ambiti elettronico, elettrico, meccanico e informatico, dall’ideazione del prodotto lungo tutto il suo ciclo di vita. In quanto fornitore che copre tutti i domini, così come la gestione del ciclo di vita, Siemens adesso consente un’efficienza maggiore, attraverso lo sviluppo del prodotto, riducendo i rischi di riduzione delle qualità e della comunicazione tra domini diversi.

The Future of Electronic Systems Design

Rompere le barriere tra gruppi di lavoro e discipline per abilitare la “progettazione simultanea” (concurrent design), consente un’integrazione senza soluzione di continuità dell’elettronica nel più vasto flusso di lavorazione, per arrivare più velocemente sul mercato con prodotti migliori. Questo approccio riduce il rischio di un’implementazione a silos e accelera la collaborazione, migliorando la visibilità tra i diversi processi e gruppi di lavoro e consentendo la tracciabilità tra domini differenti.

Con l’integrazione delle soluzioni di Mentor in ambito elettronico, elettrico e di semiconduttori, dal progetto alla produzione, diviene per la prima volta una realtà la visione di Siemens dell’impresa digitale che abbraccia tutti i domini.

Un vero digital twin del prodotto

Nel frattempo, Siemens continua a rimanere tecnicamente e culturalmente aperta, integrando le proprie soluzioni con quelle di terze parti, come ad esempio altri CAD meccanici, software o soluzioni PLM. Mentre l’integrazione potrebbe non essere in grado di sfruttare tutta la gamma di possibilità, consente ai clienti Siemens di integrarsi con le piattaforme già disponibili, riducendo i costi e i rischi.

Lo stesso impegno si applica anche alle soluzioni per il progetto elettronico di Mentor. I suoi tool si interfacciano con altri tool meccanici, così come con quelli per il PLM, usando gli stessi formati convenienti economicamente e indipendenti dalle release, che riducono ulteriormente i rischi di migrazione e transizione.

Ad ogni modo, la soluzione Mentor ha tutti i componenti richiesti per il progetto del sistema elettronico, senza dipendere da tool di terze parti. L’integrazione tra i vari processi è un differenziatore chiave. L’integrazione tra i vari domini – progetto elettronico ed elettrico, simulazione, analisi, produzione – consente il vero digital twin (gemello digitale) del prodotto, assicurando il massimo livello qualitativo, il minimo costo d’integrazione e una soluzione a fornitore unico che consente anche economie di scala.

La metodologia di spostamento a sinistra di Mentor

Una delle ragioni principali che impedisce ai progettisti di raggiungere le migliori performance è il loro processo iterativo, un “approccio tradizionale”, che consiste nel portare a termine le attività in modo sequenziale e trasferire i dati da un gruppo di lavoro al successivo. Ciò non consente di ridurre il tempo totale, dal momento che i dati hanno bisogni di essere validati manualmente o per mezzo di soluzioni personalizzate prima di passare al team successivo.

Conventional design process

Mentor ha introdotto la “metodologia di spostamento a sinistra”, nella quale la validazione è spinta il più possibile verso le fasi iniziali del processo, idealmente prima che gli errori si manifestino sin dall’inizio della progettazione. Per abilitare tale processo, gli strumenti di verifica devono essere facili da usare e strettamente integrati con l’ambiente di creazione. Idealmente, il modello del digital twin del progetto viene creato automaticamente, semplificando enormemente il processo di validazione.  Nell’ambente Mentor, questi processi procedono in parallelo, riducendo perfino ulteriormente il time-to.market e i costi generali amministrativi.

metodologia progettuale mentor di spostamento a sinistra

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PCB Design: Xpedition e PADS Professional ottengono la conformità ISO 26262 per la Sicurezza Funzionale nell’automotive

on 4 Dicembre 2018

I due software per il PCB Design di Mentor SiemensXpedition e PADS Professional – hanno ottenuto la conformità alla norma ISO 26262 per la Sicurezza Funzionale nel settore automotive, insieme a Valor NPI e HyperLynx, gli altri tool della famiglia di prodotti per la gestione del flusso di progettazione del circuito stampato. I flussi di Xpedition e PADS Professional sono stati valutati da TÜV SÜD, un’agenzia internazionale di accreditamento.

Cos’è lo standard ISO 26262

Lo standard ISO 26262 regolamenta la Sicurezza Funzionale nel settore automotive. In particolare, ISO 26262 regolamenta sia l’utilizzo e la Sicurezza Funzionale di sistemi elettrici ed elettronici nei veicoli a motore, sia l’attività dei fornitori di prodotti generici, come componenti hardware e software o strumenti di sviluppo impiegati nell’industria automobilistica.

ISO 26262 stabilisce requisiti precisi per processi, metodologie e strumenti utilizzati in fase di sviluppo, così come le funzioni di sicurezza dei sistemi. Lo standard intende rispondere al crescente livello di complessità dei sistemi di sicurezza elettrici ed elettronici installati a bordo delle autovetture.

I costruttori di veicoli devono integrare i requisiti relativi alla Sicurezza Funzionale fin dalle prime fasi del processo di sviluppo, garantendo la sicurezza funzionale dalla progettazione fino alla fine del ciclo operativo. Dunque gli strumenti software utilizzati per la progettazione sono determinanti ai fini del raggiungimento dei requisiti di Sicurezza Funzionale.

Cos’è la Sicurezza Funzionale

I requisiti di Sicurezza Funzionale interessano tutte le fasi di sviluppo del prodotto automotive, dalle specifiche alla progettazione, all’implementazione, integrazione, verifica, validazione e rilascio del prodotto stesso. ISO 26262, in particolare, è un adattamento dello standard di Sicurezza Funzionale IEC 61508 per i sistemi elettrici ed elettronici nel settore automotive. IEC 61508 stabilisce le caratteristiche dei sistemi relativi alla sicurezza in qualsiasi settore industriale. IEC 61508 definisce essenzialmente due cose:

  • i contenuti del Sistema Qualità Aziendale rispetto alla Sicurezza Funzionale dei prodotti (FSMS: Functional Safety Management System);
  • i metodi per la determinazione del PFD (Probability of Failure on Demand) o PFH (Probability of Failure per Hour), ovvero del SIL (Safety Integrity Level), cioè la definizione dell’affidabilità di componenti, apparecchiature e sistemi utilizzati in applicazioni di sicurezza.

I sistemi di sicurezza considerati tipicamente sono i sensori e i trasduttori, i “Logic Solver” (che stabiliscono se un elemento può essere attivato per rendere il sistema sicuro quando si presenta la necessità), e gli elementi finali (attuatori / azionamenti della funzione di sicurezza).

La probabilità di insuccesso (PFD o PFH) rappresenta la probabilità che un dispositivo o sistema non sia in grado di fornire la funzione di sicurezza richiesta. La probabilità è indicata con un livello di SIL (Safety Integrity Level), secondo una scala in numeri interi che va da 1 a 4.

Cosa significa per i progettisti di PCB in ambito automotive

È chiaro che la sicurezza rappresenta un elemento chiave nella progettazione di prodotti in ambito automotive, interessando tutti i componenti di veicolo. L’elettronica, che ormai gestisce qualsiasi aspetto funzionale nel veicolo, ricopre dunque un ruolo centrale.

Adesso i progettisti elettronici che utilizzano uno dei tool interessati alla certificazione, possono essere certi di operare nell’ambito di un approccio che garantisce la Sicurezza Funzionale. I flussi Xpedition e PADS Professional sono certificati per garantire un livello di affidabilità 1 (TLC-1) nella scala da ASIL A a ASIL D. Tale certificazione interessa la progettazione, la validazione e la verifica dello schematico, il PCB layout, la signal intyegrity, la power integrity, l’analisi termica, la new product introduction (NPI). Dunque anche tramite l’uso di tool come HyperLynx e Valor NPI.

“Il raggiungimento della conformità ISO 26262 per i nostri Xpedition e PADS Professional, compresi i tool di supporto, consente ai nostri clienti di progettare sistemi elettronici per l’automotive con la massima fiducia nella conformità alla Sicurezza Funzionale”, ha detto A.J. Incorvaia, Vice President di Mentor EDA Electronic Board Systems. “Il risultato è che il nostro portfolio di sistemi per la progattazione consentirà ai nostri clienti di ottenere il successo nello sviluppo di prodotti automotive affidabili e al tempo stesso innovativi”.

Scarica il libro bianco sulla progettazione elettronica nell’automotive con sintesi in italiano:

Le sfide ingegneristiche delle auto a guida autonoma e come superarle

Le auto a guida autonoma presentano delle sfide ingegneristiche riguardanti i vari e molteplici sensori, un complesso impianto elettrico, elevati requisiti di sicurezza… Ecco come affrontarle con successo.

Con sintesi in italiano.

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Aerospazio: nasce l’alleanza tra Boeing e Siemens-Mentor. Ecco gli strumenti software utilizzati per progettare gli aerei

on 11 Ottobre 2018

Nell’aerospazio la notizia del momento è l’alleanza tra Boeing e Siemens, che consentirà al gigante mondiale dell’industria aerospaziale di utilizzare i software di Mentor Graphics, oggi parte integrante della stessa Siemens. Tali strumenti diventeranno parte integrante di quelli che in Boeing vengono chiamati Second Century Enterprise Systems (2CES). I 2CES sono il cuore di una strategia della più grande impresa aerospaziale del mondo, per trasformare se stessa in vista delle sfide del ventunesimo secolo. L’obiettivo è di dominare anche i prossimi 100 anni, e hanno scelto di farlo in partnership con Siemens. Le due aziende insieme saranno in grado di trasformare ulteriormente la progettazione e la produzione, con iniezioni ancora più massicce di automazione e di digitalizzazione.

La decisione di Boeing arriva a seguito di un’analisi onnicomprensiva delle diverse soluzioni presenti sul mercato, tenendo conto sia della varietà di necessità tipiche dell’aerospazio, sia del bisogno di avere la giusta flessibilità in vista dei possibili cambiamenti futuri. L’accordo a lungo temine darà a Siemens gli strumenti software necessari in tre aree chiave: electrical systems design; progettazione del prodotto elettronico; analisi meccanica.

L’accordo voluto dall’azienda leader nell’aerospazio riguarda in particolare gli strumenti del portfolio Siemens che derivano dall’acquisizione di Mentor Graphics, col fine di creare per Boeing una piattaforma comune e standardizzata a livello enterprise che comprenderà:

  • progettazione e verifica dei semiconduttori;
  • progettazione e realizzazione di PCB;
  • progettazione e realizzazione di sistemi elettrici (compresi wire harness);
  • analisi termica e fluido-dinamica per la progettazione meccanica.

Dunque si tratta di applicazioni in parte comuni a tutto il mondo dell’elettronica e in parte tipiche dell’aerospazio, dove coesistono sistemi elettrici e impianti di vario tipo, sia destinati alla navigazione, sia al comfort dei passeggeri, con un’enfasi particolare sulla sicurezza.

“La partnership con Siemens-Mentor ci consentirà di combinare i migliori tool esistenti per la progettazione elettrica con la vasta esperienza e conoscenza di Boeing nell’ambito del nostro progetto di trasformazione 2CES della progettazione”, ha dichiarato John Harnagel, Engineering Director di Boeing Defense and Space.

Dal canto suo Tony Hemmelgarn, president e CEO di  Siemens PLM Software ha detto: “L’abilità di supportare i clienti nel realizzare la digitalizzazione e implementare l’innovazione è uno dei nostri punti di forza. Questa partnership dà la misura di quanto Boeing creda in Siemens per consentirle di realizzare la propria visione, e noi di Siemens non vediamo l’ora che ciò avvenga realmente!”

I tool di Siemens-Mentor per l’aerospazio

(clicca sull’immagine per ingrandirla)

Progettazione elettrica ed elettronica

(clicca sull’immagine per ingrandirla)

Analisi meccanica e CFD

  • FloEFD (analisi CFD integrata coi sistemi di CAD meccanico)
  • FloTHERM (analisi termica e simulazione per la prototipazione virtuale)
  • FloMASTER (modellazione termofluidodinamica monodimensionale)
  • Power Tester 1500A (Test termici per i componenti elettronici)

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Stefano Morlacchi

Da oltre 10 anni lavora nel campo delle analisi computazionali FEM e CFD nei campi della biomeccanica, automotive e oil & gas. Esperto nel training, nell’assistenza tecnica di pre-vendita e di post-vendita per prodotti software CAE. In Cadlog ricopre il ruolo di Product Manager per i software della divisione di analisi termica e fluidodinamica (FloTHERM, FloEFD, FloMASTER) e per il Cabling & Harness.

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Cosa c’è di nuovo con Xpedition? Altre novità per il PCB Design (parte 2)

on 19 Giugno 2018

Xpedition: le novità del System Design

Dopo il precedente articolo sulle prime novità del PCB Design con Xpedition, esaminiamo la funzionalità innovativa disponibile per la condivisione dell’IP, insieme alle nuove funzioni che forniscono la gestione dei modelli di componenti 3D e il rapido confronto dei progetti. La funzionalità di progettazione del sistema multi-board di Xpedition migliora la produttività dei designer e riduce i costi di sviluppo sostituendo processi di progettazione di sistemi manuali inefficienti con un flusso di lavoro collaborativo automatizzato e completamente integrato. System Designer consente la sincronizzazione automatica tra tutti i livelli di astrazione in un sistema multi-board, migliorando la produttività del team di progettazione e riducendo i costi di sviluppo del prodotto.

Con la serie VX.2, System Designer offre un’integrazione basata su ICD (Interface Control Document) tra la progettazione del sistema multi-board e il progetto di sistema dei sistemi. Gli ICD sono un elemento chiave dell’ingegneria dei sistemi, in quanto definiscono e controllano l’interfaccia (o le interfacce) di un sistema, e quindi vincolano i suoi requisiti. Il cuore dell’ ICD è l’interfaccia elettrica dell’unità che descrive i pin, i segnali (ingressi, uscite), le caratteristiche elettriche e i connettori. ICD includono informazioni su:

  • Connettori e loro pin
  • Nomi dei segnali e loro connessione ai pin
  • Intento progettuale
  • In Xpedition, la definizione ICD è guidata dal design del sistema multi-board. L’integrazione basata su ICD consente ai team di inserire la connettività una volta e quindi implementarla nel flusso.

La serie VX.2 offre anche funzionalità innovative di progettazione del sistema che prevedono:

  • Un facile accesso ai blocchi circuitali riutilizzabili basati su libreria per facilitare lo sviluppo rapido del prodotto
  • L’integrazione con HyperLynx per la simulazione di più schede
  • L’importazione di segnali bus da un foglio di calcolo nel gestore pin del connettore
  • La creazione e posizionamento parametrici avanzati al volo di connettori grafici conformi a IEC 60617

Xpedition: le novità dello schematic capture

La funzionalità di acquisizione schematica di Xpedition consente ai team di sviluppo prodotto di definire, verificare e comunicare l’intento progettuale in tutto il flusso di progettazione PCB. Fornisce una soluzione completa per la creazione e il riutilizzo dei progetti, insieme a tutto il necessario per la simulazione, la selezione dei componenti e la gestione delle librerie, il tutto in un ambiente di progettazione concorrente basato sul team.

Con la serie di rilasci VX.2, l’acquisizione schematica di Xpedition offre un nuovo editor di simboli con lo stesso aspetto e lo stesso stile dell’editor schematico. In particolare, il nuovo editor di simboli e l’editor di schemi hanno:

  • Lo stesso motore editor
  • Le stesse impostazioni, caratteri, griglie e combinazioni di colori
  • Rendering grafico identico

La serie VX.2 offre anche funzionalità di acquisizione schematica innovative che prevedono:

  • Una nuova, intelligente ricerca “Google Style” per parti, simboli e proprietà
  • Un’interfaccia utente di integrazione del progetto aggiornata, con un nuovo advisor per le modifiche del design focalizzato in quattro aree: comunicazione tra gli strumenti, dati sui simboli, documentazione e schemi,
  • Visualizza le funzionalità di controllo in modo simile al controllo di visualizzazione del layout, inclusi i preferiti, nascondi gli oggetti non utilizzati, la ricerca e gli schemi
  • Barre degli strumenti semplificate incentrate sulle attività di progettazione più comuni

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Xpedition: sei principi per una facile progettazione di PCB


Per un facile uso del PCB Design, sono stati elaborati sei princìpi: leggibilità, comportamento prevedibile, sincerità, semplicità, alto livello di automazione, guida al flusso ed efficienza.

Con sintesi in italiano.

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Cosa c’è di nuovo in Xpedition? Alcune delle ultime novità per il PCB Design

on 5 Giugno 2018

Xpedition: le novità nella verifica di progetto

La funzionalità di verifica del PCB Design di Xpedition include una suite completa di strumenti di simulazione PCB ad alta velocità alimentati da HyperLynx. Queste funzionalità comprendono l’integrità del segnale e dei piani d’alimentazione, l’analisi analogica e mista, l’analisi a full wave termica e di vibrazione. Infine, includono anche potenti DRC per la verifica della progettazione EMI / EMC, SI e PI.

Con la serie di versioni VX.2, la verifica del PCB design è stata migliorata e intensificata per includere:

  • Procedura guidata batch SERDES (la procedura guidata batch HyperLynx SERDES supporta la convalida di oltre 25 modalità operative popolari che appartengono ai protocolli Ethernet, OIF-CEI, PCIe, USB e Fibre Channel) che fornisce un’analisi completa basata sulle specifiche che include un report di riepilogo di alto livello, nonché collegamenti a informazioni intermedie che possono essere utilizzate per eseguire il debug dei problemi di interconnessione dei canali o migliorare le loro prestazioni.
  • Embedded 3D EM solver (HyperLynx include un solutore 3D EM incorporato che trova automaticamente le aree sulle reti che richiedono un modello 3D e quindi invia automaticamente l’area al risolutore 3D) che consente agli ingegneri hardware di analizzare con precisione i collegamenti SERDES a 10-28 Gb/s.
  • Controllo della dispersione (HyperLynx DRC può controllare la dispersione cioè il flusso di corrente elettrica lungo la superficie del materiale dielettrico e segnalare le violazioni per garantire la conformità agli standard IEC) che viene eseguito durante la fase di progettazione, riducendo notevolmente i problemi normalmente rilevati durante la verifica manuale post-progettazione.

Xpedition: novità nel layout

Xpedition Layout fornisce un ambiente per la pianificazione collaborativa, il posizionamento e il routing di circuiti stampati altamente complessi. Combinando la facilità d’uso con le funzionalità avanzate progettate, offre ai progettisti la tecnologia leader del settore per affrontare le sfide di progettazione odierne. L’ambiente di layout include la pianificazione e la gestione automatizzate del posizionamento, il routing autoassistito, l’autorouting multi-pass personalizzabile e altro ancora.

Con la serie di VX.2, Layout ha aumentato il supporto per i progetti flex e rigid-flex. L’ambiente di costruzione corretto per layout semplifica il processo di progettazione, dalla creazione di complessi stack-up rigidi-flessibili, alla definizione di aree di piegatura con vincoli associati, all’output accurato per la produzione. Aggiornamenti e miglioramenti recenti includono:

  • Un supporto per più schede, ognuna delle quali potenzialmente utilizza un unico stack indipendente.
  • Un supporto per strati specifici della flessione inclusi il substrato di base del nucleo flessibile, lo strato di copertura, l’adesivo e il rinforzo.
  • Una funzionalità rigida e flessibile che include il controllo di piega, una comprensione dei requisiti specifici della flessione per padstack, vias, tracce, riempimenti piani, posizionamento di componenti e DRC.
  • Un controllo per contrassegnare gli stack non validi per i progetti flex e rigid-flex.

La serie VX.2 offre anche funzionalità di layout innovative che prevedono:

  • Un miglioramento per allineare un modello 3D con un ingombro 2D
  • La possibilità di associare collegamenti ipertestuali alla maggior parte degli oggetti di progettazione
  • Un supporto per la pianificazione simultanea dello schizzo durante le sessioni di progettazione del team
  • La possibilità di rivedere le DRC di Valor NPI dall’interno di Explorer

L’argomento prosegue in quest’altro articolo con la seconda parte.

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Xpedition: sei principi per una facile progettazione di PCB


Per un facile uso del PCB Design, sono stati elaborati sei princìpi: leggibilità, comportamento prevedibile, sincerità, semplicità, alto livello di automazione, guida al flusso ed efficienza.

Con sintesi in italiano.

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La panoramica completa degli strumenti che portano l’Industria 4.0 nella produzione elettronica

on 1 Marzo 2018
La produzione elettronica è tra gli ambiti industriali a maggior tasso di competizione e dunque necessita in modo particolare di metodi e strumenti per aumentare al massimo la produttività, riducendo al minimo gli errori. Oggi il cambiamento principale che avviene nelle fabbriche è quello denominato “Industria 4.0”, o quarta rivoluzione industriale. Essa consiste in una gestione avanzata dei dati prodotti dalle diverse macchine, grazie alle tecnologie internet, per far sì che le linee di produzione possano gestire da sole i vari aspetti che rendono più o meno efficiente la produzione, come il controllo degli errori, la gestione delle scorte di materiale, l’approvvigionamento, il controllo dei processi, la prevenzione dei guasti, e così via.

Si tratta in parte di cambiamenti che eliminano l’intervento umano – come del resto è sempre avvenuto nelle fabbriche – e in parte di cambiamenti che danno agli operatori strumenti di controllo più sofisticati.

Siemens è uno degli attori più impegnati a diffondere i metodi e gli strumenti dell’Industria 4.0. Con la recente acquisizione di Mentor, integrata in Siemens PLM, il settore della produzione elettronica entra a far parte di una piattaforma a livello planetario nella quale la gestione dei dati di produzione diventa il principale fattore di innovazione e di competitività.

Mentor ha portato in dote all’interno di Siemens PLM, oltre ad alcuni tra i più diffusi strumenti per la progettazione elettronica, la suite Valor MSS, che comprende tutti i tool necessari ad implementare l’Industria 4.0 nella fabbrica elettronica. In questo articolo vedremo una panoramica completa di tali tool.

Quali sono i tool per l’Industria 4.0

Lo schema che segue sintetizza tutta la filiera che porta il prodotto elettronico sul mercato, a cominciare dalla progettazione, con i rispettivi strumenti. Si comincia in alto a sinistra con i tool per il PCB Design, si passa alla preparazione alla produzione, per finire con l’ingegnerizzazione della produzione stessa. Il formato dati che fa da riferimento a tutto questa parte è ODB++, presupposto indispensabile per la realizzazione di tutto quello che avviene dopo e dunque inevitabile sostituto dell’ancora molto diffuso formato Gerber.

Sulla parte destra, in blu, siamo all’interno della fabbrica, dove tutti i dati vengono gestiti grazie allo standard OML (Open Manufacturing Language), che permette anche a macchine di diverse marche di collaborare per una gestione unificata delle informazioni. La Valor IoT Box è l’unica parte hardware e serve proprio a gestire il flusso di dati OML. Seguono poi le varie soluzioni per la gestione dello shopfloor e infine i Biga Data Analytics, per gestire la cosiddetta Business Intelligence.

La suite Valor MSS per la produzione elettronica

Gli strumenti della suite Valor MSS per la produzione elettronica (cliccare per ingrandire)

Gli strumenti per il design e la preparazione della produzione del PCB

"ValorInizialmente ci sono gli strumenti per la progettazione del PCB. Il tool che meglio di tutti si integra con la produzione è Xpedition, che fornisce l’integrazione tra la definizione del progetto a livello di sistema e l’esecuzione della produzione. Caratteristiche di Xpedition sono quelle di ridurre drasticamente, fino al 50%, i cicli di progettazione, di essere fortemente integrato col CAD meccanico e di utilizzare tecnologie brevettate uniche.
"ValorIl secondo passaggio è molto importante: la verifica del prodotto ai fini della producibilità (DFM). In questo caso lo strumento è Valor NPI, che consente di effettuare tutte le verifiche sulla base delle capabilities della produzione e dei vincoli. Valor NPI sposta il più possibile indietro nel tempo l’individuazione di potenziali errori in produzione, anche a beneficio dei progettisti meno esperti. Un elemento chiave in questa fase è l’uso del formato ODB++, che consente di andare in produzione con un unico file e senza ambiguità, consentendo di dare subito inizio alla preparazione della produzione
"ValorEssendo l’introduzione di nuovi prodotti (NPI) una fase particolarmente delicata, la proposta è quella di adottare Frontline per la fabbricazione del PCB, in particolare per la verifica del progetto e la pre-produzione. Frontline è frutto di una joint venture tra Mentor e l’israeliana Orbotech.
"ValorLe informazioni contenute nell’ODB++ vengono utilizzate sia per la fabbricazione del PCB che per l’assemblaggio. Poi è Process Preparation ad occuparsi, in un’unica interfaccia, di preparare i dati per tutti i processi all’interno della fabbrica: le diverse macchine SMT, test, ispezione, così come le istruzioni per l’assemblaggio manuale. Process Preparation è un tool molto potente, che riduce enormemente i tempi, inviando le istruzioni elle macchine nel loro linguaggio nativo, senza bisogno di interventi manuali. Per ciascun processo esegue una simulazione, che consente di individuare i problemi prima che avvengano.  Inoltre è possibile passare a una diversa configurazione del prodotto in pochi minuti.
"ValorProduction Plan è lo strumento per gestire la pianificazione della produzione, un’operazione particolarmente complessa, che dipende dalla sequenza dei prodotti e dalla necessità di ottimizzare le diverse linee SMT. Di solito, maggiori sono le variazioni di prodotto, minore è la produttività, ma Production Plan consente proprio di pianificare la successione degli ordini e l’uso dei materiali per ottimizzare l’uso delle linee.

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CadlogLa panoramica completa degli strumenti che portano l’Industria 4.0 nella produzione elettronica

Tutte le caratteristiche tecniche del progetto di PCB che ha vinto l’ultimo Technology Leadership Award

on 20 Dicembre 2017

Altice LabsLa portoghese Altice Labs si è aggiudicata l’ultimo Technology Leadership Award, il più prestigioso premio nel PCB Design, che Mentor attribuisce ai progettisti più bravi nel trovare metodi e strumenti innovativi per rispondere alla sfida della complessità odierna del PCB, per ricavare prodotti elettronici leader.

Si tratta di una switching matrix card in grado di indirizzare 1.6Tbps su un sistema con 10 slot interconnessi con collegamenti a 25Gbs, tramite un backplane per diverse tecnologie: Gigabit ethernet, G-PON, XG-PON, NG-PON2, fiber-to-the-home (FTTH), fiber-to-the-building (FTTB), fiber-to-the-curb (FTTC), fiber-to-the-cell (FTTc), and fiber-to-the-business (FTTb).

Caratteristiche del progetto

La scheda ha caratteristiche uniche, perché non esiste al mondo una soluzione che utilizzi due gestori del traffico su una stessa scheda in così poco spazio. Per farsi un’idea, le demo board dei produttori di chip usano solo un IC nel doppio dell’area del PCB, con lo stesso numero di layer. Ci sono più di 20 alimentatori diversi, che sono stati suddivisi in ulteriori 100. Tutto ciò andava sbrogliato con i piani e in layer specifici. Il tempo richiesto per il completamento era di 3 mesi, dallo schematico al PCB assemblato.

La scheda doveva funzionare e passare i test al primo tentativo, ma c’erano molti vincoli, come ad esempio l’uso di materiali a basso costo e dunque alta perdita dielettrica, una scheda da 28 layer, massimo consumo consentito per gli IC 350W. La RAM DDR4 richiede comunque un consumo minore rispetto alla DDR3. Per ulteriori dettagli, si veda la scheda tecnica.

Sfide progettuali

Sono state eseguite le seguenti verifiche del progetto: signal integrity analysis, power integrity analysis, analisi termica, digital simulation, environmental / EMC testing, analisi delle vibrazioni.

La simulazione delle 32 memorie DDR4 ha tenuto conto della lunghezza dei package, consentendo ai progettisti di effettuare rapidi cambiamenti nella sbrogliatura ed essere sicurii che avrebbero funzionato al primo tentativo a velocità molto alte.

La scheda ha bisogno di 200A solo per il core in 2 BGA, più gli altri chip, rendendo ardua la progettazione, se si considerano le restrizioni di alimentazione dell’intero sistema. La DDR4 è stata scelta rispetto alla DDR3 proprio per il minor consumo energetico. Con tutta quella potenza c’è una perdita di tensione nei piani che ha richiesto di essere controllata.

Inoltre la scheda emetteva più di 300W di calore, richiedendo la collocazione di una ventola per dissipare il calore dei chip, specie nei casi in cui la temperatura ambiente sia superiore a 35°C.

Tool utilizzati

Per quanto riguarda i tool software, il team ha fatto ricorso al flusso Xpedition, nell’ambito del quale sono stati utilizzati anche: Hyperlynx SI, Flotherm XT, Design Capture, Autocad, Inventor.

Il team era composto da: Alfonso F. (Schematic Design); Carlos Monica (Layout); Victor Soares (creazione dei component e gestione DDR); Luiz Tavares (simulazione meccanica e termica).

Scheda tecnica del progetto

Inserendo il solo indirizzo email nel campo qui a fianco, è possibile scaricare la scheda tecnica dettagliata del progetto.

Layout del PCB

(fare click per ingrandire)

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PCB Design, ecco le novità di Xpedition VX.2.2

on 12 Settembre 2017

Un’importante novità nel PCB Design è il rilascio della versione VX 2.2 di Xpedition, da parte di Mentor/Siemens. Xpedition è il tool di fascia altra per il PCB Design, destinato alle imprese globali. La nuova versione si pone l’obiettivo di affrontare le complessità tipiche del design contemporaneo, puntando primariamente sulla facilità d’uso e il lavoro in team.

La sempre maggiore densità dei prodotti elettronici impone lo sviluppo di progetti ultra-compatti, con sempre più funzionalità e a costi sempre più ridotti. La risposta di Xpedition è quelle di tecnologie innovative che enfatizzano aspetti come il riuso dei progetti, l’automazione del disegno del layout, una facile configurazione dei vincoli avanzati, la progettazione e verifica 3D dei sistemi rigid-flex, così come una solida gestione dei dati.

Ecco una sintesi le principali novità.

Data Management

  • Vault distribuiti – Adesso sono disponibili sia master vault remoti sia nodi vault remoti per fornire un’istanza separata del server con una distribuzione localizzata dei vault.
  • Cross Probing – Integrazione migliorata con gli strumenti di creazione del PCB design, che abilita il cross probing (scambio di dati bidirezionale) tra le applicazioni e lancia i tool di modellazione SI/AMS.
  • Collaborazione – Ridisegnata l’interfaccia utente di collaborazione per fornire un contesto comune per la ricerca, la navigazione e l’ispezione. È stato introdotto un “Compare Basket” per assistere il progettista nel processo di selezione di due progetti per il confronto. Inoltre può essere utilizzata la ricerca rapida per trovare qualsiasi caratteristica o meta-dato della libreria o del progetto sulla base di un determinato testo.

System Design

  • Connettori a fori passanti – Viene supportato l’accoppiamento dei pin in un connettore a fori passanti (Board-through Connector o Stack Connector) con I pin di due connettori diversi (ad esempio sopra e sotto la scheda).
  • Connettori backshell – I connettori backshell ora possono essere generati a livello di libreria e hanno anche una propria rappresentazione grafica.
  • Livelli di astrazione multipli – Nel corso della progettazione di sistema, c’è speso bisogno di variare i livelli di astrazione nel corso del tempo, quando vengono aggiunti dettagli. Ora in Xpedition sono disponibili livelli di astrazione multipli, per supportare questo processo progettuale graduale utilizzato tipicamente dagli architetti di sistema.
  • Integrazione col Cable Design – Adesso è possibile scambiare le informazioni dettagliate relative all’interfaccia fisica di un’unità, descritte nell’Interface Control Document (ICD), tra il progetto di sistema e il progetto di cablaggio.

Cattura dello schematico

  • Controllo della visualizzazione – È stato reso disponibile un nuovo controllo della visualizzazione (display control) per la gestione delle viste e delle stampe dello schematico. Le funzioni sono simili a quelle già disponibili per il layout.
  • Miglioramenti funzionali – Tra i vari miglioramenti segnaliamo quello del wizard “Property Mapping” per la sostituzione dei componenti e quelli nella funzionalità di ricerca, che tra le altre cose consente di avviare direttamente un’azione di sostituzione dei componenti.

FPGA-PCB Co-Design

  • Ottimizzazione Multi-Gigabit (MGT) – La nuova funzionalità di ottimizzazione dei segnali dei Multi-Gigabit transceiver risponde all’esigenza di gestire la quantità crescente di questi elementi all’interno della FPGA.
  • Local Parts Library – Ora è possibile salvare le parti e i simboli dell’FPGA nella libreria del progetto, sia con i simboli personalizzati che con quelli generici.

Layout

  • Sketch Planning – Le funzionalità di Sketch Planning consentono di accelerare notevolmente il flusso di progettazione del PCB. Sono stati introdotti vari miglioramenti in questa parte, specialmente per ottimizzare l’adozione di questi strumenti nel lavoro in team.
  • Alternate Cells – Questo tipo di posizionamento è supportato nel 3D, utile specie per i transistor e i componenti assiali che possono essere assemblati manualmente.
  • Fori ciechi – È consentito il piazzamento di fori ciechi a una data profondità.

Design for Manufacturing

  • La nuova integrazione tra Valor NPI e Xpedition consente la validazione sia dei vincoli di progetto che delle capabilities del processo produttivo, in combinazioni multiple. Si tratta di un’analisi della fabbricazione guidata dal processo che consente di gestire la variabilità di modello del prodotto.

Per una lista completa delle novità della versione VX 2.2 di Xpedition è possibile scaricare il file seguente:

Xpedition Enterprise Flow VX.2.2 Release Highlights

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Progettare un PCB per la Internet of Things (IoT) – Parte 3

on 26 Giugno 2017

In questa terza e ultima puntata del nostro tutorial su come progettare il PCB di un prodotto IoT (Internet of Things), parleremo del disegno del PCB layout, una delle fasi di progettazione del PCB più importanti.

Progettare il PCB Layout per l’IoT

I progetti IoT – specie per prodotti di consumo come i wearable (indossabili) – sono fortemente vincolati a una forma predefinita che caratterizza l’oggetto, disegnata tramite un CAD meccanico 3D. Per assicurarsi la compatibilità della parte elettronica del progetto, rispetto alla forma fisica, è indispensabile poter disporre di una chiara visione della scheda all’interno del suo involucro. Dunque il perimetro fisico del PCB è il primo vincolo importante di cui tenere conto. Poi ci sono l’ambiente d’uso del prodotto e la flessibilità necessaria. Ma ecco una breve rassegna dei fattori da considerare.

Constraint-based interactive routing

Il routing interattivo basato sui vincoli

1. Posizionamento dei componenti

Una volta che il disegno dello schematico è completo e il perimetro della scheda è stato importato nell’ambiente di layout – comprese le posizioni dei componenti di interfaccia, i fori per il fissaggio, le sagome, ecc. – il posizionamento dei componenti dovrebbe essere facile e veloce. Lo scambio di dati (cross-probing) bidirezionale tra lo schematico e il layout aiuta molto in questo. La possibilità di posizionare i componenti in 2D o 3D, mentre ci si assicura che tali posizioni soddisfano i vincoli di progetto, riduce i tempi ed evita le violazioni.

2. Gestione dei vincoli

L’utilizzo della gestione dei vincoli integrata, per diffondere lungo tutto il flusso di progettazione i vincoli elettrici predefiniti, consente di controllare le classi e i gruppi di net, assicurare che il disegno delle piste soddisfi le regole di performance di alta velocità, ed essere in grado di definire regole di alta velocità per le lunghezze combinate, le coppie differenziali, le lunghezze minime e massime, eccetera.

3. Layout 2D/3D

Quando si progetta un prodotto IoT con un fattore forma molto vincolante e una procedura di assemblaggio complessa, risulta molto vantaggioso poter mettere mano al disegno all’interno di un layout fisico 3D dettagliato. Una visualizzazione 3D fotorealistica durante il posizionamento dei componenti permette di verificare la correttezza costruttiva del layout. I modelli STEP accurati dei componenti forniscono una vista de prodotto finale che consente di verificare la conformità ai requisiti progettuali. Inoltre, la possibilità di importare la geometria meccanica del prodotto IoT nella visualizzazione 3D dà al progettista un controllo totale sull’adeguatezza del progetto.

4. Circuiti rigido flessibili nei progetti IoT

Il PCB rigido flessibile si trova oggi in tutti i tipi di prodotti elettronici ed è spesso richiesto proprio nei progetti IoT.

iot design rigid flex

Ambiente di progettazione 2D-3D per i PCB rigido flessibili

 

La verifica 3D assicura che le aree di transizione siano nella posizione giusta e che i componenti non presentino interferenze rispetto al contenitore. In questo tipo di progetto, gli aspetti critici sono costituiti dalla gestione delle sezioni flessibili, dal posizionamento dei componenti sui layer flessibili, dalla sbrogliatura del flessibile e dalle forme dei piani di riempimento. Avere la possibilità di visualizzare sin dalle prime fasi del progetto i progetti IoT con PCB rigido flessibili può consentire di prevenire costosi rifacimenti. Inoltre, la possibilità di esportare i progetti rigido flessibili come modelli solidi 3D in un CAD meccanico (MCAD) consente una collaborazione bidirezionale efficiente tra i domini ECAD e MCAD, per evitare problemi di tipo sia di passaggio alla produzione (DFM), sia di passaggio all’assemblaggio (DFMA).

5. Testare i progetti IoT

La necessità di verificare la producibilità del prodotto IoT va considerata in tutte le fasi del progetto. Ad esempio, il DFT (Design for Test) fornisce la testabilità del progetto dalla prospettiva del PCB nudo e crudo, per identificare eventuali difetti di fabbricazione. In modo simile, eseguire l’analisi DFMA (Design for Manufacturing and Assembly) permette di identificare problemi come quelli degli sliver e delle superfici di rame esposte non volutamente al solder mask, in modo che possano essere corretti prima della fabbricazione.

In conclusione, la produzione di progetti IoT può costituire un processo complesso, sia per i maggiori produttori di elettronica sia per i maker. La possibilità di risparmiare anche pochi centesimi per unità prodotta si traduce per tutti in vantaggi sensibili nel budget di produzione.

La differenza sta nell’adottare un tool per il layout che supporti caratteristiche relative alla produzione, come l’analisi DFMA o la pannellizzazione, e questo è il caso di PADS e di Xpedition. Nella fase di assemblaggio, poter disporre di un flusso per lo scambio di informazioni di produzione “leggera” come ODB++, aiuta ad evitare i fattori che aumentano i costi o riducono il volume di produzione, identificando i problemi che possono causare ritardi o costosi re-spin.

Progettare un PCB per la Internet of Things (IoT) – Parte 1Parte 2

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