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Il PCB Design nell’era della Trasformazione Digitale

Come sta cambiando il ruolo del PCB Design nello sviluppo dell'elettronica

Cos'è il PCB Design in un'epoca di trasformazione digitale sempre più rapida come questa? Negli ultimi sei decenni, migliaia di aziende del settore tecnologico hanno lavorato diligentemente per portare ogni giorno sul mercato nuove e sempre più sofisticate innovazioni elettroniche, fino all'odierna era della digitalizzazione. Ciò sta cambiando rapidamente il modo in cui viviamo, viaggiamo, conduciamo affari e comunichiamo, e naturalmente come gestiamo il PCB Design. Questo ritmo di trasformazione digitale accelererà ancora di più quando più aziende inizieranno a incorporare innovazioni come l'intelligenza artificiale (AI) e l'apprendimento automatico (ML) nei loro sistemi. Esse permetteranno di sfruttare e persino monetizzare la quantità esponenzialmente crescente di dati prodotti da "tutto ciò che è digitale".

Cadlog e Siemens aiutano aziende di tutte le dimensioni ad affrontare la loro Digital Transformation e a progettare più velocemente un futuro più intelligente, a partire dal PCB Design.

Come progettare il PCB

La progettazione di PCB - che è sempre più la progettazione di sistemi PCB - è costantemente sfidata ad alimentare e raffreddare adeguatamente una nuova generazione di circuiti integrati sempre più complessi e veloci. Nel frattempo, deve instradare e preservare l'integrità termica di ogni segnale ad alta velocità tra i circuiti integrati su una scheda. Le sfide, e quindi la tecnologia per progettarle e analizzarle, devono comprendere tutte le schede di un sistema ed essere sincronizzate con i relativi sistemi meccanici. Sempre più spesso, i team di progettazione devono consegnare schede elettroniche sempre più complesse e sistemi elettronici interconnessi con le migliori prestazioni della categoria alla minor potenza possibile e farlo entro intervalli di tempo di commercializzazione sempre più brevi. Ma le sfide non si limitano alla complessità del design e alla questione del time-to-market.

Le tecnologie di Siemens Digital Industries Software permettono ai clienti di affrontare in modo efficace - con revisioni o re-spin minimi - le complessità di prodotto, organizzative e di processo che spesso ostacolano le aziende nella consegna di PCB e sistemi elettronici interconnessi nei tempi previsti. Queste tecnologie sono i flussi di progettazione Xpedition Enterprise e PADS Professional e le suite di analisi, strettamente integrate con i primi, HyperLynxValor NPI.

pcb design trasformazione digitale

Futuro

5 elementi del PCB Design

Per una differenziazione del prodotto più efficace, una redditività migliore e un time-to-market più veloce mediante il PCB Design sono necessari cinque elementi di trasformazione:

  1. Progettazione multi-dominio digitalmente integrata e ottimizzata
  2. Ingegneria dei sistemi basata su modelli (MBSE)
  3. Verifica guidata da prototipi digitali
  4. Capacità, prestazioni, produttività, efficienza
  5. Forza e credibilità del fornitore

1. Progettazione multi-dominio digitalmente integrata e ottimizzata

Le aziende devono scegliere un ambiente di progettazione PCB che non solo si adatti alla complessità della progettazione, ma che faciliti anche un filo digitale (Digital Thread) che permetta ai team di progettazione e di produzione di rimanere aggiornati sullo stato del progetto e di collaborare a livello globale in tutti i settori dell'ingegneria.

Un Digital Thread tra progettazione e produzione permette ai team di progettazione e produzione di collaborare meglio per accelerare il processo di progettazione e ridurre al minimo i respins. Snellire il passaggio alla produzione richiede la condivisione di una conoscenza completa del prodotto e l'accesso anticipato ai dati a valle. L'uso di una piattaforma digitalmente integrata aiuta i team a sviluppare una distinta dei materiali completa e accurata multi-dominio che le aziende possono facilmente integrare con un'ampia varietà di altre applicazioni aziendali. I team di progettazione possono anche sviluppare modelli che aiutano i team a livello aziendale a riutilizzare le best practice e ad applicare gli standard.

multi-domain collaboration
La scelta di una soluzione multi-dominio e trans-geografica è imperativa per la trasformazione digitale.

2. Ingegneria dei sistemi basata su modelli (MBSE)

Per facilitare una mentalità system-of-systems (da sistema dei sistemi), molte aziende di sistemi si stanno rivolgendo all'ingegneria dei sistemi basata sul modello (MBSE), dove i sottosistemi dei domini elettrico, meccanico e software - compresa la progettazione di PCB - sono modellati in modo funzionale e riuniti in un Digital Twin completo a livello di architettura dei sistemi prima che inizi la progettazione.

Con una metodologia MBSE, le architetture per i sottosistemi elettronici sono estratte e comunicate come "bill-of-functions", che sono poi usate per guidare la definizione del sistema elettronico con configurazioni appropriate.

All'inizio del processo, i progettisti del sistema definiscono tutte le interfacce esterne per la progettazione di cablaggi e cavi. L'elettronica, definita attraverso il PCB Design, viene poi collocata nelle loro appropriate implementazioni logiche e fisiche successive.

Il Digital Twin permette agli ingegneri di iniziare a lavorare sui trade-off in diversi domini ad un livello funzionale, all'inizio del ciclo di progettazione. Ognuno di questi trade-off può avere un impatto in ognuno dei singoli domini. Quindi, prima si riesce a determinare quali trade-off funzionano meglio per il prodotto nel suo insieme, migliore sarà il prodotto. Inoltre, guardando l'intero sistema da una prospettiva di sistemi model-based, i team possono non solo guardare i trade-off elettrici e funzionali all'inizio del ciclo di progettazione, ma anche i trade-off di prodotto che potrebbero essere basati su cose come il peso, il costo, o anche i componenti disponibili.

digital twin example

3. Verifica guidata da prototipi digitali

Per ridurre il time-to-market e massimizzare la redditività, i team di progettazione eseguono analisi durante il processo di progettazione in cicli iterativi e brevi. Questo approccio è preferito rispetto all'esecuzione di analisi solo dopo che il progetto è stato completato o è in laboratorio in seguito all'assemblaggio di un prototipo fisico della scheda o del sistema. Ambienti come Xpedition permettono ai gruppi di progettazione di eseguire analisi in modo iterativo e creare un prototipo digitale dei loro sistemi per un'analisi molto più precoce. Strumenti come PADS Professional permettono ai piccoli team di progettazione di PCB di fare lo stesso.

Inoltre, avere un sistema completo non solo permette cicli iterativi localizzati per una progettazione correct-by-construction, ma facilita anche un'ampia analisi del sistema. Nell'ambiente di oggi, non è più possibile analizzare solo alcune parti individuali di un progetto al di fuori del contesto dell'intero sistema. Le prestazioni devono essere analizzate e verificate al livello di sistema più ampio - dalla modellazione elettromagnetica 3D di strutture di progettazione complesse alla creazione di modelli digitali multi-substrato a livello di sistema che alimentano l'analisi del segnale a livello di sistema power-aware.L'integrazione eterogenea del silicio e il packaging avanzato dell'IC richiedono l'analisi termica a livello di sistema insieme all'analisi simultanea (concurrent), dove gli effetti termici dell'IC sui pacchetti e sul PCB corrispondente sono modellati nel contesto dell'intero sistema.

pcb layout software

4. Capacità, prestazioni, produttività, efficienza

Le aziende che hanno avuto più successo nella digital transformation scelgono ambienti di PCB Design che si adattano alle dimensioni della loro organizzazione, alle sfide e alle competenze del team di progettazione. Inoltre, gli ambienti più sofisticati permettono alle aziende di catalogare e sfruttare il riutilizzo dei progetti in tutta la loro organizzazione. Nello spazio di progettazione IC, ciò offre diversi vantaggi per la riduzione dei costi e dei tempi di progettazione, consentendo lo sviluppo di progetti derivati in tutta l'organizzazione.

Design Rule Check de la PCB

5. Forza e credibilità del fornitore

Per intraprendere una trasformazione digitale e continuare a crescere nel corso di tale trasformazione per fornire un'innovazione costante al mercato, è necessario collaborare con fornitori affidabili. Questi ultimi non devono solo offrire soluzioni leader per oggi, ma anche formulare nuovi modi per rendere le aziende più di successo.

Siemens e Cadlog sono questo tipo di fornitori. Possiamo aiutare le aziende a realizzare la loro trasformazione digitale offrendo non solo una piattaforma di progettazione di sistemi di prossima generazione, la più completa e digitalmente integrata del settore. Possiamo anche offrirne una che lavora senza soluzione di continuità con la produzione, il PLM e i flussi aziendali.

ECAD MCAD Co-Design

White paper

L'industria elettronica si sta avvicinando rapidamente a una nuova era di trasformazione digitale. In questo nuovo paradigma, le tecnologie digitali creano nuovi processi aziendali, culture ed esperienze dei clienti riunendo tutti gli aspetti della progettazione del prodotto, compresi quelli meccanici ed elettrici, e ottimizzando l'intero processo di progettazione - dall'inizio del prodotto fino alla produzione.

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Ivano Tognetti

Ivano
Tognetti

Product Manager

Ivano, all'avanguardia nell'elettronica sin
dagli anni '80, è Product Manager per
l'area EDA (Electronic Design
Automation). La gestione di progetti in
vari paesi europei gli dà
una visione molto ampia del mercato e dei
suoi problemi.




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