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PCIeエッジカードのためのPCBデザインとピン配置 PCIeエッジカードのためのPCBデザインとピン配置 4 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 標準的なデスクトップコンピュータや組み込みコンピュータで最も一般的なアドインカードはPCIeカードです。PCIeアドインカードは複数のフォームファクターがあり、エッジスロットコネクタを使用して、マザーボードに対して垂直または直角に取り付けられます。また、M.2コネクタに接続するSSDやモジュールなど、異なるタイプのPCIeデバイスもあります。 この記事では、デスクトップコンピューターやサーバーに一般的に見られる標準的な垂直エッジコネクタを使用するPCIeアドインカードの機械的および電気的要件について説明します。PCIeアドインカードには、エッジコネクタ内にしっかりと収まるために従う必要があるカードの形状とサイズに関する特定の機械的仕様があります。 残念ながら、これらのエッジコネクタの機械的仕様はPCIe標準の中に埋もれています。設計者はしばしば、既存のカードのアウトラインを逆設計してPCIeカードのPCBで使用する必要があります。このブログでは、プロジェクトに使用できるPCIeカードのテンプレートを作成しました。このテンプレートは、カードの機械的キーイングとピン要件を示しているため、良い出発点ですが、必要な正確なPCB寸法に合わせてアウトラインを調整できます。 PCIeカードの機械的および電気的要件 PCIeアドインカードは、機械的な制約を課し、信号の整合性を決定するPCIeスロットコネクタを使用します。これらのカードで使用されるPCIeスロットコネクタに関するいくつかの重要な考慮事項を以下に示します： レーンの標準化：スロットコネクタは、特定の数のレーン（1x、4x、8x、16x、およびあまり一般的ではない32x）に対して標準化されています。 世代の互換性：スロットコネクタは、特定のPCIe世代に対して評価され、下位互換性があります。 コンポーネントタイプ：スロットコネクタは、スルーホールコンポーネントまたはSMDコンポーネントであることができますが、新しい世代のコネクタはSMDである傾向があります。 拡張コネクタ：大きなスロットコネクタは、設計に必要に応じて、小さなアドインカードを収容できます。 キーと方向：スロットコネクタは、PCIeカードの取り付け時の方向を決定するためにキーが付けられています。このキーはアドインカードに含まれている必要があります。 PCIeアドインカードは通常、カードに取り付けられるフランジを持っており、これによりコンピュータのシャーシに対して固定されます。このフランジは、標準のPCIeアドインカードの寸法を制限します。 PCIeスロットコネクタの例 以下に示すのは、スロットコネクタの例です。デスクトップコンピューターやサーバーを開けたことがある人なら、これらのエッジコネクターを認識しているでしょう。示されているコネクターはSamtecから入手可能ですが、Amphenolのような他のベンダーも自身のエッジコネクターを提供しています。 8レーン（上）と16レーン（下）のPCIeエッジコネクター（Amphenol） エッジコネクターとカードフランジのサイズと配置を考慮すると、通常、エンクロージャ内の形状とフィットを検証するためには機械モデリングが必要です。新世代のPCIeについては、チャネル帯域幅と総損失を検証するためにSIシミュレーションも必要です。これらの考慮事項を超えて、設計者は必要なレーン数を収容するためにカードピンアウトを構築する必要があります。 PCIeカードピンアウトのレーン数 PCIeコネクターのカードピンアウトは、レーン数に応じて変わり、 JTAGなどの追加インターフェースも含まれます。また、カードエッジには電源ポートと多数のグラウンドピンが分布しています。ピンのピッチは1.0 mmで、PCIe RXおよびTXレーンはグラウンドピンと交互に配置されています。 記事を読む
最短納期を提供するPCBメーカー 最短納期を提供するPCBメーカー 1 min Blog 開発中のほぼすべての電子機器でPCB（プリント基板）への需要が高まる中、時間は本質的に重要です。製造業者や趣味で行う人々にとっても、機能的な プロトタイプを迅速に手に入れることは、成功と逸失した機会の違いを意味することがあります。この時間を要する問題への解決策として、一部の製造業者は クイックターンPCBの提供を始めました。 編集者より: 以下のテキストには、クイックターンPCB生産を提供するいくつかの会社がリストアップされています。以下のリストは依頼されたものではなく、著者またはAltiumによる会社の推薦を意味するものではありません。情報提供のみを目的として掲載されています。ご自身のニーズに合った製造業者を見つけるために、独自の調査を行ってください。 クイックターンPCBとは何か？ クイックターンPCBは、標準的な生産スケジュールに比べてリードタイムが短縮されたプリント基板です。これらの加速されたタイムラインは、エンジニアやデザイナーがプロトタイプを迅速に反復し、設計を検証し、製品をより速く市場に投入することを可能にします。 基板の複雑さや選択した製造業者の作業量によって、標準的なPCB製造には2週間から8週間かかることがあります。一方、クイックターンサービスを利用すると、最短24時間で機能するPCBを受け取ることができ、一部の製造業者は数日以内のターンアラウンドオプションを提供しています。彼らはどのようにしてこの大幅な時間短縮を実現しているのでしょうか？ プロセスの合理化：クイックターン製造業者は、速度に最適化された生産ラインを持っています。彼らは、急ぎの注文にのみ焦点を当てた専任のスタッフと機器を持ち、必要な材料が容易にアクセス可能で、チームにすぐに利用できるようにする堅牢な在庫管理を行っています。 デザインの標準化：多くのクイックターン製造業者は、入手可能な材料を使用したシンプルなPCBデザインを専門としています。複雑で層数の多い基板はクイックターン生産には適していないかもしれませんが、標準的な機能を持つシンプルな2層または4層の基板は迅速に製造することができます。 数量の制限：クイックターンサービスは通常、プロトタイプや少量生産に向けて提供されており、製造業者がより小さなバッチにリソースを優先的に割り当て、迅速な結果を得ることができます。 クイックターンPCB製造業者：国内対海外 西洋諸国が生産ニーズの近隣国移転や 国内回帰をますます模索している一方で、特に中国をはじめとするアジアの巨大ハブがPCB市場の大部分を占めている現状では、「どこから製品を調達するか？」という疑問が浮かびます。国内外のメーカーともにクイックターンの提供がありますが、その内容は異なります。以下は、各カテゴリーについての考慮事項の概要と、推奨されるISO認証メーカーです： ローカル： ローカルのメーカーは、距離と貿易協定のおかげで配送時間が速いこと、さらにはタイムゾーンが一致し言語が共通であるためコミュニケーションが容易であることが利点です。ただし、これらの利点は通常、コストがかかります。特に複雑なボードの場合、西側諸国の企業が直面する生産オーバーヘッドが高いため、ローカルのクイックターンサービスは海外のものよりも一般的に高価です。 クイックターンを提供するメーカー： A-Tech Circuitsは、低～中量のPCB注文に対して迅速な納期を特長としています。単面PCBから複雑な30層マルチレイヤーまで、A-Techは24時間から72時間の範囲で納品することを約束しており、その確かなサービスと献身的な姿勢が世界中の顧客から信頼を得ています。 American 記事を読む
最先端コンポーネントへの早期アクセスを確保する 最先端コンポーネントへの早期アクセスを確保する 1 min Blog 歴史的に、PCB設計者は、最終的に製造されるPCBが果たす目的に応じて、適切な コンポーネントを見つけるという継続的な課題に直面してきました。供給不足、品質の悪い部品、信頼できないベンダーがこの分野を埋め尽くしているため、それは困難でした。今日では、技術市場の過飽和と消費者の要求の高まりにより、設計者はさらに困難な課題に直面しています：最先端のコンポーネントの調達です。 そして、それは重要な疑問を投げかけます：PCB製造業者は、私たちが利用可能なさまざまなデバイスやガジェットを動かす高品質のコンポーネントへの早期アクセスをどのように確保するのでしょうか？ 成功へのレシピのための重要な要素はこちらです。 戦略的パートナーシップの構築 ディストリビューターおよびコンポーネントメーカーとの堅固な関係を築くことで、企業は競争上の優位性をもたらすことができる資源豊かなネットワークを作り出すことができます。方法は以下の通りです： メーカーとの直接的な関与： 新しいコンポーネントへの早期アクセスを確保する最速の方法は、メーカーのエンジニアリングチームとの直接コミュニケーションを通じてです。情報源への直接のアクセスは、あなたの会社のコミットメントを示し、多くの潜在的な顧客の中からあなたを際立たせるのに役立ちます。場合によっては、デザイナーが調査や早期アクセスプログラムに参加することで、あなたの立場をさらに固めるとともに、これらの新製品の開発を推進する助けとなることがあります。 これらのプラットフォームを通じて、機密保持契約（NDA）が提供された場合、メーカーは今後の技術やアプリケーションサポートに関する一部の機密情報を共有できます。これには、まだ公開されていない詳細な技術仕様、データシート、設計例、およびあなたのデザイナーが使用している既存のコンポーネントとの潜在的な互換性の問題を含みます。 積極的な業界情報収集 イベントとカンファレンス： 展示会やカンファレンスは、 新規および概念的なコンポーネントを発見するための絶好の場所です。これらのイベントでは、コンポーネント技術の未来を垣間見ることができる初期デモやプロトタイプに関する議論がしばしば行われます。新興コンポーネントとその潜在的な応用に焦点を当てた技術的な深掘りを探し、これらのセッションに参加することで、デザイナーはこれらの最先端部品に関連する技術的複雑さ、性能特性、および可能な設計上の課題をよりよく理解することができます。また、興味のある参加者がプレリリースコンポーネントを実際に体験できるハンズオンワークショップを提供するイベントもあります。これは非常に貴重な経験です。デザイナーは、機能を直接探求し、既存の技術との統合をテストし、大規模生産が始まる前に潜在的な問題をトラブルシューティングできます。 ニュースとオンラインコミュニティ: 知識は力です。業界の出版物、関連する企業のブログ、オンラインフォーラムを購読して、 最新情報を入手しましょう。これには、新しいコンポーネントのリリースや技術進歩に関する情報が含まれます。ビジネス向けソーシャルメディアである LinkedInも活用すると良いでしょう。そこでは、将来のトレンドについて貴重な洞察を提供することが多い業界のリーダーをフォローできます。この分野で最良の結果を得るためには、沈黙の多数派に陥らないようにしてください。受動的な観察者であることを避け、議論に参加し、専門知識を共有し、分野内での評判を築いて、将来的に潜在的なパートナーや提供者を引き付けましょう。これは、多くの人、特にエンジニアが敬遠しがちながら、新興のトレンドを主流になる前に特定し、活用する位置に自分を置くことができる積極的で社会的なアプローチです。 シナリオプランニング: 企業は常に潜在的な障害を予測し、特に予算配分や利用可能なリソースに関しては、代替計画を立てるべきです。早期アクセスコンポーネントは、長期にわたって試験されたものよりも高コストで技術的な課題の可能性が高いことが多いです。これらの考慮事項を予算と開発のタイムラインに組み込みましょう。ここに具体的な例がいくつかあります： 限定利用可能：早期アクセスコンポーネントは当初、生産量が限られていることがあり、企業が確保できる数量に影響を与える可能性があります。生産量を調整するか、代替の調達オプションを見つける準備をしておくことが重要です。 記事を読む
コンプライアントな医療用PCBのための認定サプライヤー コンプライアントな医療用PCBのための認定サプライヤー 1 min Blog 医療機器業界は、命を救う治療法や診断法を提供するために、技術に大きく依存しています。多くの使用される機器の中心には、プリント基板があります。これは、ラミネート基材にエッチングされた電気的経路のネットワークです。機器が使用される業界を考えると、設計者がPCB設計の品質とコンプライアンスを保証することが、患者の安全と機器の有効性を確保するために最も重要です。 その点を念頭に置いて、メーカーはコンプライアンスを満たした医療用PCBの認定サプライヤーとの関係を確立する必要があり、ここではその方法を具体的に探ります。 認定サプライヤーが医療用PCBにとってなぜ重要なのか？ それは明らかです。命に関わる可能性があるため、 医療機器は、使用時の患者の安全を確保するために、効果を保証する厳格な規制要件の対象となります。これらの規制は、機器内で使用されるコンポーネント、PCBを含む、にも及びます。認定サプライヤーが不可欠である理由はこちらです： 品質マネジメントシステム（QMS）：医療機器に対する ISO 13485:2016のような認証は、サプライヤーが金の標準QMSへのコミットメントを示しています。このシステムは、製造プロセスが一貫して品質が高く、コンプライアンスを満たした製品を生産することを保証し、医療現場で使用された際に最終製品を損なう可能性のある欠陥のリスクを減らします。 リスクマネジメント：ISO 13485はリスクマネジメントにも重点を置いています。サプライヤーに対して、PCBに関連する潜在的なリスクを特定し、軽減することを要求しています。これは、デバイスの故障や患者への害につながる可能性のある問題を防ぐ前向きなアプローチです。潜在的な故障点とそのデバイスへの影響を分析するのに役立つ故障モード影響分析（FMEA）や、潜在的な故障の原因を探ることができるフォールトツリー分析（FTA）などのツールがあります。これにより、リスク軽減プロセスがさらに強化されます。 トレーサビリティと文書化：規制は医療機器に使用される材料とプロセスの包括的なトレーサビリティを要求しています。認証を受けたサプライヤーは、材料、生産ステップ、コンポーネントのテストに関する詳細な記録を保持するべきです。万が一の事態が発生した場合、このような記録保持は、 製品ライフサイクル管理（PLM）システムによって自動化および強化され、企業が効率的な調査と是正措置を実施するのに役立ちます。 規制遵守：現在、関連する医療機器規制を理解し、遵守することは必要不可欠です。認定サプライヤーは、変更について常に情報を得ており、作成するコンポーネントが国際電気標準会議（IEC）やその他の著名な団体が設定する基準を反映するようにしているため、その地位を保持しています。 認定サプライヤーと提携することで、医療機器メーカーは、最高品質とコンプライアンス基準を満たすPCBへのアクセスを得ることができ、不良品や信頼性の低いデバイスに関連するリスクを軽減できます。 認定サプライヤーを探している場合、いくつかの重要な認証が、医療コンポーネントの品質とコンプライアンスへのサプライヤーのコミットメントを示しています。 ISO 9001:2015。医療機器に限定されるわけではありませんが、 ISO 9001は、継続的な改善、顧客満足、プロセス制御に焦点を当てた堅牢なQMSのためのフレームワークを確立します。多くのISO 13485認証企業もこの認証を保持しています。 記事を読む
RISC-Vは高度なチップの供給チェーンをどのように変えるのか？ RISC-Vは高度なチップの供給チェーンをどのように変えるのか？ 1 min Blog 革新的な新しい電子機器から最も強力な人工知能（AI）の使用事例に至るまで、先進的なチップは最新技術の背骨を形成しています。現在のイノベーションの速度は、より小さなパッケージでのより多くのパワーにかかっています。 長年にわたり、多くの産業がカスタムチップの設計を追求する専門知識やリソースを持っていませんでしたが、カスタムチップは消費者向け電子機器、コンピューティング、データストレージおよび集約、モビリティなど、さまざまなアプリケーションでの機能の幅広い範囲をもたらすという事実にもかかわらずです。 しかし、そのようなコンポーネントを提供する能力と容量は、主に世界中のいくつかの主要メーカーにあります。一部の国はこの分野で台頭しており、経済がそれに依存しているためにファブの能力を構築していますが、寡占市場は米国、中国、台湾で構成されています。世界中で変化が起こっていますが、権力を持つ者（中国と米国）は、輸入と輸出に関する戦いでその権威を行使しています。 これらの国々が互いに争っている間、部品設計者たちは、開発と製造の取り組みにおける柔軟性の源泉を検討しています。リデュースド・インストラクション・セット・コンピューティング・アーキテクチャの第5版（RISC-V）は、多くの企業にカスタマイズされた半導体製品を大幅に削減されたコストで提供するプラットフォームを提供することができるだけでなく、新しいコンポーネントのための高価なIPライセンスの排除も可能にします。 RISC-Vとは何か？ 今日利用可能な2種類のコンピュータ処理ユニット（CPU）構造の間には議論があります。一般的に、高性能チップメーカーのIntelとAMDはx86構造を使用しています。代わりに、複雑命令セットコンピュータ（CISC）の一般的な選択肢であるARM CPUがあります。しかし、無料で使用できるオープンソースソリューションが利用可能になることで、開発者はさまざまなアプリケーションに適応させることができる、より柔軟性の高いプラットフォームを活用することができます。 使い勝手の面で、"RISC-V"（「リスク・ファイブ」と呼ばれる）は、製造業者自身から派生する制約なしに、より革新的なCPUを構節するためのより柔軟なアーキテクチャと見なされています。2014年にカリフォルニア大学（UC）バークレー校によって導入され、現在はRISC-V Internationalという非営利団体が監督しているRISC-Vは、CPUの設計や再検討に必要な要件が少ないという特徴があります。RISC-Vを従来のCISCアーキテクチャと比較すると、前者は高い処理能力を要求するさまざまなアプリケーションにより適応しやすいです。 ロイヤリティフリーのチップ開発の機会 使いやすさが評価される一方で、オープンソースプラットフォームであるRISC-Vはロイヤリティフリーでもあります。歴史的に、半導体設計者はx86やARMに向かい、それぞれの所有者にプラットフォームの使用料を支払ってきました。自由の要素がRISC-Vに多くの賞賛をもたらすことに驚くことはありません。さらに、オープンソースのサポートは、x86やARMでは明らかでない、または利用できないかもしれない能力や設計アイデアへのアクセスを設計者に提供します。 中国対米国：オープンソースISAへの制限 RISC-Vの使用とより高度な技術の開発は、 中国と米国の間の対立によって影を落としています。セキュリティへの懸念だけでなく、EDA市場での競争もあり、米国はRISC-Vに関連するトピックでの米中研究者間の協力を禁止することによって、中国によるRISC-Vの使用を抑制する支援をしています。中国は、英国のARM社や米国のIntel社に代わる代替手段として、RISC-VオープンISAを活用したコンポーネントの研究開発に大きく投資しています。 RISC-Vがチップ供給チェーンに与える影響 米国によって中国に課された制限、新しい設計組織の可能性、ファブレス製造モデルの採用など、RISC-Vがグローバルな電子設計自動化（EDA）供給チェーンに長期的に与える影響を決定する要因はいくつかあります。 OEMはファブレスチップ企業になるのか？ RISC-Vのオープンソース性質は、設計チームがISAと設計例にアクセスできるようになるため、サプライチェーンにも変革をもたらす可能性があります。これにより、企業は特定のメーカーに縛られることなく、 より高度なコンポーネントを自社で開発する能力を得ることができます。IntelやTSMCなどからの製造能力へのアクセスが拡大することで、企業はライセンス料の負担が少なく、リスクも低い状態で独自のカスタムチップを製造する大きな機会を得ています。Microsoft、Tesla、Northrop Grummanなどのテクノロジー企業がチップ設計活動を内製化しており、RISC-Vは他の企業にも同様の道を歩むチャンスを提供しています。 記事を読む
伝送線路インピーダンスの損失を補償する方法 伝送線路インピーダンスの損失を補償する方法 1 min Blog 電気技術者 電気技術者 電気技術者 銅の粗さは、伝送線インピーダンスにおいて最も大きな不確実性を生じさせる要因かもしれません。確かに、異なるソルバーは異なる総合モデルと計算方法を実装してインピーダンス値を決定しますが、粗さの影響を計算しようとする試みは新たな不確実性をもたらします。これは、粗さに基づくインピーダンスが使用される特定のモデルと、粗さが主要な影響を及ぼす周波数範囲に依存するためです。 誘電体の損失も、伝送線の実際のインピーダンスを、典型的な伝送線計算機で計算する無損失インピーダンス値と大きく異なるものにします。 この記事では、30 GHz範囲まで適用可能な、広い周波数範囲で粗さを考慮する簡単な方法を紹介します。これは、ほとんどのデジタルアプリケーションとデータレートをカバーし、無損失伝送線インピーダンス計算で粗さを補償するための迅速な方法を提供します。 インピーダンス計算には損失を含める必要があります 銅の粗さ計算を取り入れる課題は、モデルの使用ではなく、現代のEDAソフトウェアで多くのモデルが利用可能であることです。覚えておくべき最初のポイントは： 無損失インピーダンスのみが、すべての周波数で一定の値になります！ もし 銅の粗さや誘電体の損失が大きく影響する周波数範囲（約3GHz以上）で作業している場合、トレースのインピーダンスが周波数の関数として変化することを理解する必要があります。その結果、設計者はしばしば以下のように伝送線インピーダンス計算問題に取り組みます： 設計者は Altium DesignerのLayer Stack Manager、Polar Instruments、またはオンライン計算機を使用して、正確な 50オームのインピーダンス の幅を決定します。設計が完了し、Sパラメータをシミュレートまたは測定すると、設計者は実際のトレースインピーダンスが損失のないインピーダンスとかなり異なることを発見します。 上記は単終端トレースと差動トレースの両方に適用されます。損失によるインピーダンスの偏差を推定する方法が必要であることは明らかです。この方法により、損失のないインピーダンス計算が実際に役立ちます。以下で見るように、損失による偏差は誘電体の損失正接の関数です。 高損失正接を持つマイクロストリップ例（Df = 記事を読む
メカニクスがマルチボードPCB設計でシームレスに電子と融合 メカニクスがマルチボードPCB設計でシームレスに電子機器と融合 1 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 PCBレイアウトをじっくりと鑑賞する時間を取ると、回路基板が科学や工学によって推進されているだけでなく、芸術作品であることに気づくでしょう。マルチボードPCB設計は、形状、機能、能力の面での可能性を広げます。実際には、多くの製品がマルチボードシステムであり、複数のPCBを単一のパッケージやエコシステムに統合する必要性は、電子開発の特化された領域です。 マルチボードシステムが単一のPCBを扱うよりも複雑な理由は何でしょうか？それは概念の難しさにあるのではなく、マルチボード間の接続がエラーを起こしやすいという事実にあります。さらに、手動でのレビューとバックチェックは時間がかかり、正直なところ、精度の面で望ましいものがありません。このような状況が発生するたびに、EDA業界はマルチボードシステムの接続性を簡単にチェックできる設計および検証ツールのホストで介入します。これらのツールが実際にどのように機能するか見たことがない場合、ここにそれらが機械的および電気的に解決する大きな問題のリストがあります。 機械的側面 コストをかけずにスペースを節約 マルチボード設計は、エンクロージャー内の利用可能なスペースを効率的に使用するいくつかの興味深い方法を提供します。リジッドフレックスPCBのような他のオプションと比較して、マルチボードシステムは、PCBの製造コストとボード間接続のコストが低いため、コストが低くなる傾向があります。 マルチボードシステムでこのスペース効率をどのように実現できるでしょうか？ここにいくつかのアイデアがあります： ヘッダーやメザニンコネクタを使用したボード間のスタッキング エンクロージャーの壁に沿った直角スタッキング エンクロージャー内の機械式レールを使用したボードスタッキング エッジコネクタを使用した低プロファイルの接続 フレックスプリント回路（FPC）リボンを使用した奇妙な角度でのスタッキングや接続 これらのスタッキングおよび接続技術はすべて、エンクロージャー内のZ次元を探索することを要求します。つまり、最低限、PCBとそのコンポーネントの標準的な3Dモデル形式を使用した3Dビジュアライゼーションツールが必要です。 エラーチェックはどうでしょうか？明らかに、3D設計ツールを使用すると、ボードを好きなように配置できますが、それらが正しく、機械的干渉なしに適合するかどうかをどのように知ることができますか？ここで、これらの設計タスクを引き受けるためにMCADエンジニアを巻き込む時です。 機械設計エンジニアと協力する マルチボードPCB設計では、自分の専門分野から一歩出て、機械設計エンジニアと直接協力する必要があります。機械設計エンジニアは、単に筐体を作成することを超えて、マルチボードシステム設計において非常に重要な役割を果たします。彼らの仕事は、電気レイアウトに影響を与えるいくつかの重要な設計タスクにまで及びます： ケーブルまたは配線の計画 筐体内での機械的および電気的な組み立て順序の計画 ボタン、コネクターなどのための筐体の開口部の決定 製品内のコンポーネント間の衝突の特定 アクティブまたはパッシブ冷却要素の組み込み 記事を読む