회로도 설계 과정에서 가장 흔한 오류를 피하는 방법

십년의 차이

회로도 설계 검토 과정은 10년 전에 훨씬 더 간단했으며, 오류를 확인하기 위한 회로도 검토 과정이 그렇게 많은 인력을 필요로 하는 것처럼 보이지 않았습니다. 10년이 지난 지금, 우리의 설계는 그 어느 때보다 복잡해졌습니다. 그리고 여러 고핀수 장치와 큰 온보드 및 오프보드 커넥터를 포함한 복잡한 회로를 설계할 때, 제조 과정으로 오류가 누출될 상당한 위험이 따릅니다.

그리고 우리 모두 그것이 무엇으로 이어지는지 알고 있습니다, 재작업입니다.

최근 저는 Altium Designer와 함께 앉아 Valydate에서 회로도 무결성 분석 검사를 위해 작업 중인 새로운 기술에 대해 이야기했습니다. 지난 몇 년 동안, 우리는 설계 과정에서 엔지니어들이 만드는 모든 오류로부터 크게 이익을 보았습니다. 이것은 우리에게도, 설계자들에게도 좋은 일이었습니다. 왜냐하면 회로도 설계 과정에서 발생할 수 있는 잠재적 오류가 얼마나 많은지, 그리고 그 중 얼마나 적은 수가 실제로 수동적인 인간 기반 검토에서 식별되고 있는지에 대한 명확성을 마침내 얻었기 때문입니다.

작게 시작하기

Valydate는 흥미로운 역사를 가지고 있습니다. 우리는 회로도 무결성 분석을 위한 EDA 도구를 출시하려는 의도로 시작했지만, 당시에는 그런 종류의 투자를 하기에 충분히 크지 않았습니다. 해결책? 더 작은 투자로 시작하여, 서비스 기반의 제안을 통해 우리의 기술을 개발하고, 실제 고객 프로젝트 평가를 통해 우리의 기술을 선보이는 것이었습니다.

성공했나요? 그렇습니다. 대성공이었습니다. 고객 프로젝트에서 돌아온 보고서마다 설계자들이 그들의 회로도 검토 과정에서 계속해서 저지르는 비슷한 오류들에 대해 보고되었는데, 여러분 중 일부는 자신도 그러한 오류를 저지르고 있을지도 모릅니다.

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설계 결함에서 발을 딛다

Valydate는 2011년부터 2012년까지 2년 동안 수백 개의 회로도에 대한 스키매틱 검증 보고서를 작성했습니다. 우리는 발견한 내용을 두 가지 범주로 나누었습니다:

• 중대한 오류. 이는 수정되지 않으면 대부분의 설계를 마비시킬 가능성이 높은 회로도의 오류를 포함합니다.
• 결함. 중대한 오류만큼 심각하지는 않지만, 수정되지 않은 결함은 여전히 장치의 기능 상실을 초래할 가능성이 있습니다.

중대한 설계 오류

우리는 스키매틱 검토 검사에서 발견한 중대하고 설계를 파괴하는 오류의 종류에 대해 놀랐습니다. 전체 중대한 설계 오류의 무려 21%가 전원원이 누락되었음과 관련이 있었으며, 18%의 오류가 하나의 네트에 여러 출력이 있는 것과 관련이 있었습니다. 설계 과정에서 이러한 실수를 한 적이 있나요?

결함 오류

결함은 또한 잠재적인 결함의 범위가 중대한 오류보다 훨씬 더 넓다는 흥미로운 통찰력을 제공했습니다. 그중 가장 많은 것? 드라이버 voh가 수신기 vih보다 낮은 경우가 22%였습니다. 이 중 어떤 것이 익숙해 보이나요?

링크

우리가 2년간의 연구를 마무리하면서 가장 흥미로웠던 점은 설계 오류 간의 공통점입니다. 설계 팀이 여기저기서 일회성 실수를 하는 것이 아닙니다. 이 연구에는 수백 개의 다른 회로도가 포함되어 있었고, 모두 같은 설계 파괴적인 결함을 가지고 있었습니다.

반드시 설계자의 잘못이라고 생각하지는 않습니다. 오늘날의 회로도 설계 검토에서 다루어야 할 내용이 너무 많습니다. 출시 시기를 맞추려고 할 때, 오류는 틈새로 빠져나갈 것입니다. 전반적으로, 회로도 검토 과정에서 고려해야 할 인간 기반의 변수가 너무 많습니다. 제조로 넘어가기 전에 설계 결함이 어떻게 발생했는지 어떻게 알 수 있겠습니까?

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설계자를 위한 실용적인 해결책

2년간의 연구를 마친 후, 가장 빈번한 설계 오류에는 모두 전원 네트워크, 프로그래머블 장치, 부적절한 풀업/다운 저항이 관련되어 있다는 추세를 발견했습니다. 회로도 분석 도구를 제외하고, 다음에 회로도를 설계할 때 이러한 설계 파괴적인 오류 중 일부나 전부를 피할 수 있기를 바라며 설계자들이 염두에 두어야 할 8가지 실용적인 팁을 정리했습니다.

전원 네트워크 솔루션

• 스키마를 설계할 때, 필요한 각 인쇄 회로 기판 전압에 일관된 넷 이름을 가진 정의된 전원 소스가 있는지 확인하세요. 그렇지 않으면 이름이 정확히 같지 않을 경우 연결 오류의 위험이 있습니다.
• 각 장치의 전원 핀을 검사하여 올바른 최소 및 최대 전압을 가진 전원 소스에 연결되어 있는지 확인하세요.
• 스키마의 모든 접지를 인벤토리하고, 각 접지 넷이 특정 접지 소스를 가지고 있는지 확인하세요.
• 장치의 스키마 심볼에 사람이 검토할 스키마 탭이 포함되어 있는지 확인하는 습관을 들이고, 항상 데이터시트에 나타나는 동일한 핀 참조를 사용하세요.

프로그래머블 장치 및 누락된 저항 솔루션

• 디자인에서 프로그래머블 장치를 사용하는 경우, 회로 기판 넷리스트가 올바르게 정의된 핀을 가진 장치와의 연결을 요구하고 있는지 확인하세요.
• 프로그래머블 핀 정의가 PCB 레이아웃에 필요한 정의와 충돌하지 않는지 검증하세요. FPGA의 핀이 출력으로 정의되었는데 입력으로 설정한 경우, 핀 구성을 혼동하면 오류가 발생할 수 있습니다.
• 디자인 프로세스에서 가능한 한 빨리 FPGA 디자인 팀과의 커뮤니케이션 채널을 확립하여 핀 이름, 방향, 기술, 풀업/다운 존재 여부 및 전원 뱅크 전압에 대한 핀별 기대사항을 전달하십시오.
• 디자인 내의 모든 오픈 드레인 네트가 최소한 풀업/다운을 위한 조치로 커버되었는지 확인하는 데 시간을 할애하십시오.

시간 문제

결국, 스키매틱 리뷰 프로세스에 투자할 의향이 있는 시간에 달려 있다고 생각합니다. 인간 리뷰 프로세스는 10년 전에는 훌륭하게 작동했지만, 이제는 스키매틱이 너무 복잡해져서 수작업으로 신뢰성 있게 검증하기 어려운 상태에 있습니다.

우리가 정말 필요로 하는 것은 이러한 모든 검사를 대신 수행할 수 있는 스키매틱 무결성 분석 도구로, 더 시급한 문제에 시간을 할애할 수 있게 해줍니다. Valydate는 바로 그 일을 하고 있으며, 앞으로 몇 주 안에 Altium Designer^® 를 위한 새로운 확장 기능을 공유할 예정이며, 이는 스키매틱 리뷰 프로세스를 자동화할 것입니다. Altium Designer 사용자 여러분, 앞으로 좋은 소식이 있으니 기대해 주십시오.

마이클은 수익, 이익 및 시장 점유율을 증가시키면서 고객 및 직원 충성도를 높은 수준으로 유지하는 데 있어 성공적인 비즈니스 리더입니다. 그는 글로벌 연구개발 팀을 이끄는 데 있어서도 능숙합니다.

Valydate에 합류하기 전에, 마이클은 Nortel Networks, CoreSim 그리고 가장 최근에는 Fidus Systems에서 비즈니스 개발, 영업, 운영 및 엔지니어링 분야의 다양한 관리직을 역임했으며, 여기서 그는 회사의 실리콘 밸리로의 확장을 이끌었습니다. 현재 그는 2010년에 공동 창립한 Valydate의 CEO입니다.

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마이클은 Carleton University에서 컴퓨터 시스템 공학 학사(최우수 졸업, 상원 메달)를 받았으며, 오타와 대학교에서 경영학 석사 과정을 이수했습니다. 그는 OBJ 2009 Forty under Forty Award를 포함한 많은 명예와 상을 수상했습니다.