PCBレイアウト

高品質なPCBレイアウトでは、高密度な配線、低EMI、機械的制約を考慮した部品配置を行います。Altium DesignerでのPCBレイアウトの方法やヒントをライブラリのリソースでご覧ください。

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TotM - 2024年6月 Altium Designer: PCB設計革新をリードする 1 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 電子設計の急速に進化する世界において、Altium Designerは革新のリーダーとして輝き、PCB(プリント回路基板)設計における可能性の限界を常に押し広げています。包括的で使いやすいツールで知られるAltium Designerは、世界中のエンジニアやデザイナーの成長するニーズに応える最先端の機能を一貫して導入してきました。その多くの進歩の中でも、特に革新的な3つの機能が際立っています:3D-MID設計、高速設計の改善、およびインタラクティブルーティングの強化です。これらの機能は設計プロセスを合理化し、電子製品の性能と信頼性を大幅に向上させます。 3D-MID設計:Altium DesignerによるPCB革新の新たな次元 Altium Designerは、設計プロセスにおける3D成形インターコネクトデバイス(3D-MID)技術の採用をリードすることで、PCB設計を再定義しています。この革新的なアプローチにより、電気回路を三次元のプラスチック部品に直接成形することが可能となり、機械的、電子的、および視覚的要素を統合した一体構造を実現します。Altiumの3D-MID技術に関する専門知識は、消費者電子機器、自動車、ヘルスケア、航空宇宙、ウェアラブル技術を含む主要産業を変革しており、空間と重量の大幅な削減と機能統合の強化を可能にしています。これらの進歩は、効率と性能に関して新たなベンチマークを設定しています。 変革的な3D-MID機能 Altium Designerが3D-MID技術を採用したことは、その提供内容において重要なブレークスルーを示しています。この技術により、機械的および電子的機能を一つの統合されたコンポーネントに融合させる複雑な三次元回路構造の作成が可能になります。3D-MID技術を採用することの利点は広範にわたり、軽量化されたコンポーネント、強化された機能性、設計の多様性の増加に至るまで様々です。このソフトウェアは、デザイナーがほぼあらゆる想定される形状を持つ複雑な多層設計を構築できるようにすることで、力を与えます。このような柔軟性は、空間と重量を最小限に抑えることが最優先事項である分野では非常に貴重です。例えば、自動車および航空宇宙産業では、軽量の電子部品が燃料効率と全体的な性能を大幅に向上させることができます。同様に、ウェアラブル技術では、コンパクトで軽量な設計への重点が、ユーザーの快適さと実用的な機能性を確保するために重要です。 高度な設計ツール Altium Designerは、デザイナーに3Dオブジェクトを視覚化し、操作するための洗練されたツールを提供し、PCBの電子部品と機械要素をシームレスに統合します。この統合は、設計の性能と製造可能性を向上させるために重要です。ソフトウェアは、従来の2D PCBレイアウトから高度な3D設計へのスムーズな移行を提供し、包括的な視覚化および分析ツールを装備しています。これらのツールにより、デザイナーは設計のあらゆる側面を徹底的にシミュレートし、厳格な性能基準に準拠していることを確認できます。 設計環境内で3Dオブジェクトを視覚化し、調整する能力は、複雑な幾何学を作成するプロセスをより直感的で効率的にすることを可能にします。この効率性は、プロトタイピングを加速し、市場投入までの時間を短縮し、革新的な製品を作成する際にデザイナーに重要な利点を提供します。 業界の応用と利点 3D-MID技術は、さまざまな業界で利用されており、顕著な利点をもたらしています。消費者向け電子機器では、複数の機能を単一のコンパクトなユニットに統合することを可能にし、機能性とユーザーエクスペリエンスの両方を向上させます。例えば、スマートフォンやウェアラブルは、より小さく軽量になりながら、より多くの機能を提供できます。 自動車セクターでは、3D-MID技術により、センサーや制御ユニットを直接車両の構造に統合することができます。この改善により、信頼性が向上し、組み立てプロセスが簡素化され、製造がより効率的になり、生産コストが低下します。 ヘルスケアデバイスも3D-MID技術で大きな改善を見せています。より小さく、軽量で機能性の高い医療機器の設計を可能にし、より進んだ診断および治療ツールの開発につながり、患者の成果を改善することができます。 高速設計の改善:Altium 記事を読む
PCBレイアウト複製に関する記事 PCBレイアウトの複製:テスト治具に最適なツール 1 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 Altium Designer 24の「レイアウト複製」機能は、素晴らしい設計ツールから期待されるすべてを体現しています。それは、ミッションにとって重要でありながら実行するには退屈なタスクを引き受けます。小さなPCBの配列のための生産テストフィクスチャを配置したことがある人なら、精度が求められる一方で、回路を何度も配置してルーティングする繰り返しの作業の間で綱渡りをしているようなものだと知っています。 同じ回路を何度もレイアウトしなくて済む時間があれば、何ができるか想像してみてください…退屈なレイアウトに直面している初心者エンジニアにとって、このようなツールは、特に昼食が少し贅沢に感じられる長く退屈な日に、数多くのエラーを防ぐことができます。そして、最終結果が完璧に一致した回路の配列を明らかにしたとき、それはプロジェクトが終了すると満足感を持って振り返ることができる満足のいくイメージです。 レイアウト複製は数クリックで行え、 Altiumのドキュメントを読まずにすぐに実装できます。さらに、ソフトウェアには出力を表示する「プレビュー」ペインが含まれており、新機能を実装する際によく使用される試行錯誤の必要性をなくします。 したがって、プレビューペインに特定のビアが表示されない理由について疑問に思っている場合は、プレビューで全てが一つにまとまるまでオプションをいじってみてください。
賢明なAltiumユーザーなら、複製が完了した後にすべての設計ブロックのレイアウトに小さな調整が必要になった場合に何が起こるか疑問に思うかもしれません。レイアウト複製は非常に使いやすいですが、過去の設計ブロック複製の設定/メモリ/リンクを保持しません。これは、任意の調整をコピーするためにツールを最初から再度実行する必要があることを意味します。一部の変更はすべてのブロックに適用するために数クリックだけで済む場合がありますが、他の変更はちょうど良く調整するために手動での調整が必要になる場合があります。 既に、設定とリンクを保持して過去のレイアウトを更新するプロセスを容易にするために設計されたツールや技術があります。例えば、Altiumのマルチチャネル設計機能は、スキーマティクスを効果的にキャプチャし、配列全体の接続を管理します。 これらのチャネルをルームとして指定することにより、複数のエリアにわたってレイアウトとフォーマットを簡単に複製できます。これらのオプションは、ルームの設定、そのルールの定義、およびそれらの実装に慣れている経験豊富なAltiumユーザーにとって特に有益です。 しかし、テストフィクスチャの配列を再作成するタスクに取り組むのは、常に経験豊富なAltiumユーザーというわけではありません。より多くの場合、リードエンジニアの設計に基づいて単一の回路を配列に変換する任務が新人に委ねられます。ここでレイアウトの複製が光を放ちます。ルールを設定したり、DRC違反を考慮したり、ECOを実行したりする必要がないため、プロセスを簡素化し、新しいエンジニアを引き付け、自信を高めるのに十分な挑戦を提供しますが、繰り返しのタスクで彼らを圧倒することはありません。 要するに、PCBレイアウト複製は、かつて些細なタスクだったものを簡単なコピー&ペースト操作に変える直感的な自動化ツールです。
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将来のエレクトロニクス設計がチップレットベースであるかもしれない理由 将来の電子設計がチップレットベースであるかもしれない理由 1 min Blog 半導体業界の絶えず進化する風景の中で、従来の一枚岩のチップアーキテクチャからよりモジュラーなチップレットベースの設計への移行が起こっています。この移行は、製造技術の変化だけではありません。これは、現代の世界を動かす電子部品を概念化し、設計し、提供する方法において、電子業界の重要な進化を代表しています。チップレットベースのアーキテクチャは、イノベーションの推進力として台頭しており、ムーアの法則の時代を超えて、コンピューティング性能の指数関数的な成長を続けるための有望な道を提供しています。 チップレットの理解 その核心において、 チップレットは小さな、独立して製造された半導体コンポーネントであり、単一のパッケージ内で組み合わされることで、従来の単一チップとして機能するように協調して動作します。この分散化により、一枚岩の設計では達成できなかった柔軟性とカスタマイズのレベルが可能になります。これらのチップレットをビルディングブロックとして扱うことで、設計者は特定の性能基準を満たすために高度にカスタマイズされたシステムを作成できます。 技術的な利点:チップレットの最も魅力的な利点の一つは、特に半導体業界がシリコンベースの技術の物理的限界に近づくにつれて、従来のチップ製造が直面するいくつかの制限を回避できることです。チップレットは前進の道を提供し、トランジスタのスケーリングだけでなく他の手段を通じて性能向上の継続を可能にします。 チップレットは、システムをよりスケーラブルで柔軟にし、全体のチップの完全な再設計を必要とせずに急速な技術進歩に対応できるようにします。さらに、チップレットベースのシステムの性能は、各チップレットがその機能に最適なプロセスを使用して製造されるため、大幅に高くなる可能性があります。これは、一枚岩のチップのすべての部分に適合する妥協ではなく、各部分に最適なものです。 コスト効率:半導体製造において、経済的要因は技術的なものと同じくらい重要です。特に技術の最先端での一枚岩のチップの開発は、高コストと歩留まり損失に関連する大きなリスクに直面しています。より先進的なプロセスで製造された大きな一枚岩のシリコンチップは、与えられた欠陥数に対して低い歩留まりの可能性がありますが、チップレットアプローチは欠陥をより多くのチップレットに分散させ、ウェハーあたりの歩留まりを増加させます。 チップレット採用の背後にある推進力 ムーアの法則とその限界:半導体業界は長い間、ムーアの法則に導かれてきました。これは、チップ上のトランジスタの数が約2年ごとに倍増し、定期的な性能向上につながるという観察です。しかし、技術的および経済的障壁のためにこのスケーリングのペースが遅くなるにつれて、業界は成長のための代替の道を見つけることを強いられています。チップレット技術は、ムーアの法則の永続性に依存するのではなく、アーキテクチャの革新を通じて性能向上を続けるための魅力的な解決策として現れます。 複雑さと専門化:人工知能(AI)やビッグデータ分析、高性能コンピューティング、そしてIoT(モノのインターネット)に至るまで、すべてのセクターでより複雑で専門化された処理能力の需要が高まっています。チップレットアーキテクチャは、特定のタスクに最適化された専門の処理ユニットの組み合わせを可能にすることで、このニーズに対応し、より強力でエネルギー効率の高いシステムを実現します。 サプライチェーンと製造の柔軟性:グローバルな半導体サプライチェーンは、 地政学的な緊張、貿易紛争、そしてパンデミックのような予期せぬ出来事からの混乱に対してますます脆弱になっています。チップレットアーキテクチャは、より柔軟で回復力のある製造戦略を可能にすることで、これらのリスクのいくつかを軽減することができます。チップレットは異なるサプライヤーや場所から生産・調達することができるため、製造業者は局所的な混乱の影響を軽減し、重要なコンポーネントのより安定した供給を確保することができます。 チップレットアーキテクチャと統合の課題 設計と統合:チップレットの約束は、重大な設計と統合の課題を伴います。異なるコンポーネントから一貫したシステムを作り出すには、高度な相互接続技術と方法論が必要です。これらの相互接続は、チップレットが効果的に通信できるように、高帯域幅と低遅延をサポートしなければならず、できるだけ密接に一枚のチップの性能に匹敵する必要があります。 テストと信頼性:チップレットベースのシステムの信頼性と性能を確保することは、テストプロセスに複雑さの層を追加します。各チップレットとその相互接続は、最終的な組み立てられたチップレットパッケージがすべての条件下で意図したとおりに機能することを保証するために、品質と信頼性の基準を満たすように厳格にテストされなければなりません。 エコシステムと標準の開発:チップレット技術の広範な採用は、設計、通信、統合のための普遍的な標準を含む強固なエコシステムの開発を必要とします。これらの標準を確立することは、異なるメーカーのチップレット間の一貫した相互運用性を保証するために重要であり、イノベーションを促進し、規模の経済を通じてコストを削減します。 実世界のチップレット例 ここでは、今日実現されているチップレット技術の可能性のいくつかの高プロファイルな例を紹介します。 AMD RyzenおよびEPYCプロセッサ:AMDがRyzenプロセッサおよびEPYCプロセッサラインでチップレットを使用するアプローチは、チップレットベースのアーキテクチャで達成可能な顕著な性能と効率の向上を示しています。AMDのチップレットアーキテクチャは、Zen 記事を読む
Pi MX8 第四章 Pi.MX8 プロジェクト - ボードレイアウト パート2 1 min Altium Designer Projects 前回のアップデートでは、モジュールに適したレイヤースタックを定義し、ボード上に配置されたすべてのコンポーネントにファンアウトルーティングを追加することを見てきました。これらの準備に基づき、私たちは今、最初のトレースをルーティングする準備がほぼ整いました。しかし、ボード上の任意のコンポーネントを接続する前に、インピーダンスプロファイルを定義し、正しいトレース幅に対するマッチングデザインルールを設定する必要があります。 インピーダンスプロファイルの設定 レイヤースタックマネージャーでインピーダンスプロファイルを設定するのは簡単です。単終端と差動インピーダンスプロファイルの両方を定義する必要があります。必要なインピーダンス値に関する情報は、インターフェース標準とNXP i.MX8プロセッサのハードウェア設計ガイドから取得できます。以下のインピーダンス値は、設計で使用される単終端および差動の両方です: 以前に定義されたレイヤースタックでは、インピーダンス制御ルーティングに使用できる4つの信号層があります。これらはトップレイヤー、L2、L7、およびボトムレイヤーです。トップレイヤーとボトムレイヤーはそれぞれ1つの参照グラウンドプレーンしか持っていませんが、L2とL7は2つの参照プレーンの間に埋め込まれています。インピーダンス値と参照層を入力した後、トレースのジオメトリは自動的に計算されます: レイヤースタックマネージャーインピーダンスプロファイル差動100オーム トレースのジオメトリー、特に差動ペアのトレース幅とギャップを定義する際には、必要なルーティングスペースを念頭に置くことが重要です。可能であれば、必要なルーティングスペースを限定するために、差動ペアの全体幅を小さく保ちたいと考えています。ボードの密度に応じて、これもレイヤースタックを定義する際に考慮すべき事項です。 設計ルールの設定 最初のトレースをルーティングできるようになる前に残っているステップは、Altium Designerに、インターフェースとルーティングレイヤーに応じて必要なトレース幅(および差動ペアのギャップ)を伝えることです。インピーダンス値は、回路図の適切なインターフェースに割り当てられます。ここでは、ネットをネットクラスや差動ペアクラスに割り当てるためにディレクティブを使用することができます。 デザインブランケットに割り当てられた複数のネットクラス 設計ルールエディターでは、これらのネットや差動ペアクラスをターゲットにして、対応するトレースジオメトリーを割り当てることができます。トレースジオメトリーを手動で入力する代わりに、レイヤースタックマネージャーで定義したマッチングインピーダンスプロファイルを選択することができます: 設計ルールダイアログで使用されるインピーダンスプロファイル – 高優先度ルールがインピーダンスプロファイルをオーバーライド 私たちの設定で最も高い優先度を持つ別の設計ルールがあることに注意してください。この設計ルールは、前回のアップデートで作成した特定の設計ルームにのみ適用されます。これらの設計ルームは、細ピッチコンポーネントの直下にのみ配置され、ブレイクアウト領域で最小85μmまでのトレース幅と間隔を局所的に使用できるようにします。これらのルームの設計ルールは、定義されたインピーダンスプロファイルを上書きする必要があるため、最も高い優先度を持ちます。これらのルーム内で必要なトレースの形状に従うことができない場合があるため、できるだけ小さく保ち、インピーダンスプロファイルから逸脱するトレースの形状を絶対に必要な場所でのみ使用する必要があります。これらのセクションを非常に小さく保つことができれば、チャネルの信号整合性への全体的な影響は許容範囲内になります。ただし、これをポストレイアウトシミュレーションで確認する必要があります。 細ピッチBGAの下に示された赤い設計ルーム LPDDR4ルーティング すべての設計ルールが定義された今、最初のインターフェースのルーティングを開始できます。このボードでは、DRAMインターフェースから始めます。 このボードの全体的なルーティング戦略をまだ定義していないことにお気づきでしょう。ルート配置を行う前にこれを行うこともできましたし、個人の好みによってはそれが間違っているわけではありません。このボードでは、DRAMインターフェースを最初にルーティングして、DRAMインターフェースに割り当てる必要があるスペースとルーティングレイヤーの数を確認することにしました。LPDDR4 記事を読む