PCB 설계 과정: EDA 설계 접근 방식

하드웨어 팀은 요구 사항에서 작동 가능하고 제조 가능한 보드로 가능한 한 적은 재설계로 이동할 때 성공합니다. 전자 설계 자동화(EDA)는 전기, 기계, 제조 요구 사항을 첫 번째 블록 다이어그램부터 최종 릴리스까지 일치시켜 유지하는 통합된 제약 조건 기반 워크플로를 제공함으로써 그 목표를 달성합니다.

EDA는 수동 드래프팅과 분리된 시뮬레이터를 요구 사항 캡처, 회로도 입력, 시뮬레이션, PCB 레이아웃 및 라우팅, 검증, 제조 문서화를 위한 통합 환경으로 대체합니다. EDA 소프트웨어가 잘 선택되고 적절히 구성되면, 설계 주기를 단축시키고 첫 번째 패스 수율을 개선합니다.

주요 요약

• EDA는 PCB 워크플로를 통합합니다. 요구 사항, 회로도, 시뮬레이션, 레이아웃, 검증 및 릴리스를 연결하는 단일 제약 조건 기반 데이터 모델은 재설계를 줄이고 첫 번째 패스 수율을 개선하는 데 도움이 됩니다.
• 표준화는 측정 가능해야 합니다. 공유 라이브러리와 제약 조건 세트를 구축하고, MCAD 및 PLM과 통합한 다음, 프로젝트당 스핀 횟수, 첫 번째 패스 수율, 회로도 고정에서 릴리스까지의 시간을 추적합니다.
• 통합은 이제 기본적인 기대입니다. 현대적인 EDA 환경은 MCAD, PDM, PLM 및 분석 도구와 깔끔하게 연결되어 전기, 기계, 제조 팀이 최신 데이터로 작업하여 후반부에 놀라움을 줄일 수 있어야 합니다.
• 통합 컨텍스트는 차별화 요소입니다. Altium 플랫폼은 솔루션 탐색을 위한 Altium Discover, PCB 설계를 위한 Altium Develop, 그리고 기업 워크플로우를 위한 Altium Agile을 연결하여 분산 하드웨어 팀을 위한 조정된 환경을 제공합니다.

PCB 엔지니어링에서의 EDA 디자인이란 무엇인가요?

EDA 소프트웨어는 전자 시스템의 설계, 시뮬레이션, 검증, 제조 준비를 위해 사용됩니다. PCB 엔지니어링에서 EDA 디자인은 일반적으로 다음을 포함합니다:

1. 요구 사항 및 시스템 아키텍처
2. 스키매틱 캡처 및 논리적 연결성
3. 시뮬레이션 및 분석
4. PCB 레이아웃 및 라우팅
5. 검증 및 승인
6. 문서화 및 릴리스

대부분의 EDA 소프트웨어는 디자인의 특정 영역에 매우 특화되어 있으며, 제품 개발의 모든 측면을 다룰 수 있는 애플리케이션은 몇 안됩니다. 전통적인 흐름은 각 단계를 별도의 도구로 밀어넣었으며, 그 사이에는 수동으로 전달되었습니다. 현대의 EDA 디자인 자동화는 단일 데이터 모델로 이들을 결합하여 연결성, 제약 조건, 라이브러리, 제조 출력이 모두 하나의 프로젝트에서 나옵니다.

전자 디자인을 위한 인기 있는 EDA 도구는 무엇인가요?

전자 디자인 자동화 회사들은 세 가지 넓은 그룹으로 분류되는 도구들을 제공합니다.

1. 초보자 및 비용 제약이 있는 도구
   • CircuitMaker는 사용자에게 Altium Designer와 매우 유사한 도구 세트를 제공하는 무료 플랫폼을 제공하며, Altium 365에서 무료 개인 작업 공간을 포함합니다.
   • KiCad는 스키마틱, PCB, 기본 3D를 위한 능력 있는 오픈 소스 스위트를 제공합니다. 교육, 취미 작업, 초기 단계 스타트업에서 사용됩니다.
   • EasyEDA와 유사한 브라우저 기반 도구는 종종 저비용 제조와 연계된 클라우드 호스팅 스키마틱 및 PCB 디자인을 제공합니다.
2. 전문 환경
   • Altium Develop은 전문 PCB 팀을 위한 Altium 플랫폼의 플래그십 솔루션입니다. 자동차, 항공우주, 의료 제품에 필요한 매우 큰 디자인, 고급 제약 조건 및 공급망과의 깊은 통합을 지원합니다.
   • Cadence OrCAD, Siemens PADS, 및 Zuken CR-8000도 캡처 및 레이아웃을 포함한 전문 디자인을 목표로 하며, 선택적 분석 모듈을 제공합니다.
3. 기업 플랫폼
   • Altium Agile은 Altium Develop의 핵심 기능 세트를 포함하며 이를 엔터프라이즈 데이터 관리 영역으로 확장합니다. 고급 관리 기능은 클라우드 또는 온프레미스 배포로 이용할 수 있습니다.
   • Cadence Allegro와 Siemens Xpedition은 대규모 설계를 지원하는 더 무거운 플랫폼입니다.

초보자와 취미 사용자들은 KiCad, EasyEDA, CircuitMaker와 같은 무료 입문용을 자주 시작합니다. 제작 팀은 보드 복잡성과 규정 준수 요구가 증가함에 따라 Altium, OrCAD, PADS 또는 고급 엔터프라이즈 플랫폼을 표준화하는 경향이 있습니다.

EDA 디자인 자동화는 다른 도구와 통합될 수 있나요?

성공적인 하드웨어 프로젝트는 모든 단계에서 전기, 기계, 구매/제조 간의 조정을 요구합니다. 효과적인 EDA 디자인은 제품 데이터 관리(PDM), 제품 수명 주기 관리(PLM), 기계 CAD(MCAD), 분석 도구와의 긴밀한 통합을 가정합니다.

ECAD와 MCAD 통합

3차원 형식과 ECAD-MCAD 협업은 보드 윤곽, 킵아웃, 구성 요소 본체, 리지드-플렉스 영역 및 멀티보드 어셈블리를 공유하기 쉽게 만듭니다. Altium Develop에서는 MCAD CoDesigner를 통해 ECAD-MCAD 협업이 핵심 환경에 내장되어 있어 PCB 및 기계 팀이 수동 파일 교환 없이 변경 사항을 교환할 수 있으며 양쪽 모두 동일한 수정 이력을 볼 수 있습니다.

PLM 및 PDM 통합

PLM 및 PDM 시스템은 부품, 자재 목록(BOM), 및 수정 사항에 대한 공식 기록으로 사용됩니다. EDA 설계 소프트웨어가 PLM과 통합되면, 구조화된 BOM 데이터를 기록 시스템에 푸시하고, 릴리스를 특정 설계 수정과 연결하며, 엔지니어링 변경 요청을 실시간 프로젝트와 일치시킬 수 있습니다. Altium 플랫폼에서는 Altium Agile이 워크플로 자동화, 거버넌스 및 PLM 및 Jira와 같은 엔터프라이즈 시스템에 대한 더 깊은 연결성을 제공합니다.

시뮬레이션, 제조 및 테스트

선도적인 EDA 환경은 신호 및 전력 무결성 솔버, 넷리스트 기반 테스트 시스템 및 외부 제조 가능성 설계(DFM) 도구와도 통합됩니다. 

EDA 설계 자동화 도구의 주요 기능은 무엇인가요?

대부분의 PCB 엔지니어링을 위한 EDA 설계 소프트웨어는 공통된 기반을 공유합니다. 찾아야 할 주요 기능은 다음과 같습니다:

1. 통합 설계 데이터베이스
   스키마틱, PCB 레이아웃, 3D 모델 및 제조 출력이 하나의 기본 프로젝트 표현을 공유합니다. 이것은 Altium Develop가 Altium 플랫폼에서 중심이 되며, 모든 뷰와 출력이 동일한 데이터에서 나옵니다.
2. 제약 관리 및 규칙 엔진
   규칙은 넷 클래스, 물리적 간격, 임피던스 및 길이 목표, 비아 사용, 차동 쌍 및 제조 가능성 한계를 다룹니다. 제약 시스템은 이러한 규칙을 스키마틱 및 레이아웃에 적용하며, 규칙 검사는 자동으로 준수 여부를 검증합니다.
3. 통합 시뮬레이션 및 분석
   스키마틱 수준의 시뮬레이션과 레이아웃 인식 신호 무결성(SI) 및 전력 무결성(PI) 분석은 제작 전에 기능 및 전력 분배 문제를 식별하는 데 도움이 됩니다.
4. 인터랙티브 및 보조 라우팅
   라우팅 엔진은 제약을 적용하면서 효율적인 워크플로를 지원합니다. 기능은 종종 가이드 차동 쌍 라우팅, 길이 튜닝 및 고급 비아 전략을 포함하며, 때로는 자동 보조가 포함됩니다.
5. 삼차원 시각화 및 ECAD-MCAD 기능
   삼차원 보드 뷰는 높이, 여유 공간 및 리지드-플렉스 동작을 검증하는 데 도움이 됩니다. Altium Develop에서는 3D 뷰가 PCB 편집기와 긴밀하게 통합되어 있어, 설계자들이 상세한 2D 편집과 전체 3D 조립 사이를 전환할 수 있습니다.
6. DFx 및 제조 문서화
   DFx 도구는 제조 가능성과 테스트 가능성을 분석하고 EDA 도구는 Gerber 또는 ODB++ 파일, 드릴 데이터, 스택업 및 조립 도면, 배치 파일 등의 제작 및 조립 출력물을 생성합니다. 이러한 문서화는 외부 애드온을 요구하는 대신 Altium Develop에 내장되어 있습니다.
7. 라이브러리, 데이터 관리 및 협업
   중앙 라이브러리, 클라우드 작업 공간, 버전 관리, 리뷰 및 API는 팀이 대규모로 부품과 프로젝트를 관리하는 데 도움을 줍니다. Altium 플랫폼은 Altium Develop 및 Altium Agile을 통해 제공되며, 이러한 접근 방식의 두드러진 예입니다.

EDA 자동화가 전자 설계 프로세스를 어떻게 개선하나요?

EDA 설계 자동화는 PCB 라이프사이클을 변경하여 검사를 더 일찍 이동시키고, 의도를 구현과 일치시키며, 데이터 드리프트를 줄입니다.

중요한 검사를 더 일찍 이동시킵니다

전기 규칙 검사, 초기 시뮬레이션, 제약 조건 설정은 프로젝트 전반에 걸쳐 품질 작업을 앞당깁니다. 설계자들은 레이아웃에 착수하기 전에 아키텍처와 구성 요소 선택을 검증하여, 후반부의 반복 작업을 줄입니다.

의도와 구현을 일치시킵니다

제약 시스템은 요구 사항과 아키텍처 동안에 합의된 규칙이 배치와 라우팅을 지시하도록 보장합니다. Altium Develop에서는 동일한 규칙 세트가 스키마틱, PCB, 제조 출력에 걸쳐 적용되므로, 전기적 의도와 물리적 구현이 일관되게 유지됩니다.

수동 번역과 데이터 이탈을 줄입니다

MCAD, PLM, 제조와의 긴밀한 통합은 수동 데이터 내보내기와 재입력을 줄입니다. BOM 및 문서는 권한 있는 설계 데이터베이스에서 출처를 가져오며, 클라우드 기반 공유 도구는 모두를 동일한 수정본에 유지합니다.

EDA 환경을 선택하고 표준화하는 방법

이러한 이점을 일관되게 달성하려면 통합된 흐름을 지원하는 EDA 설계 환경이 필요합니다. 옵션을 평가할 때, 고려하세요:

1. 보드 복잡성, 성능 목표, 규제 요구 사항
2. 팀 규모, 지리적 분포 및 협업 필요성
3. MCAD, PLM 및 외부 분석 도구와의 통합 요구 사항
4. 하나의 통합된 애플리케이션을 선호하는지 아니면 여러 모듈의 느슨한 스택을 선호하는지 여부

Altium 플랫폼은 Altium Discover, Altium Develop 및 Altium Agile을 통해 제공되며, 단일 디자인 인터페이스, 강력한 3D 및 ECAD-MCAD 기능, 통합된 제조 출력 및 협업 및 수명 주기 관리를 위한 클라우드 플랫폼을 결합합니다. 다른 인기 있는 EDA 도구들도 특히 매우 큰 예산을 가진 대기업에서 비슷한 요구 사항을 충족할 수 있지만, 종종 별도의 데이터베이스와 도구 체인에 더 많이 의존합니다.

대부분의 PCB 조직에 있어 실용적인 경로는 요구 사항, 회로도, 시뮬레이션, 레이아웃, 검증 및 릴리스를 하나의 환경에서 다루는 EDA 디자인 플랫폼을 선택하고; 공유 라이브러리와 제약 조건을 구축하며; 기계 및 데이터 시스템과 통합하고; 프로젝트 당 스핀 수, 첫 번째 패스 수율 및 회로도 고정에서 릴리스까지의 시간과 같은 지표를 추적하는 것입니다. 이러한 숫자가 분기별로 개선되면, 여러분의 EDA 자동화 전략이 효과가 있는 것입니다.

자주 묻는 질문들

1. PCB 엔지니어링에서 EDA 디자인이란 무엇인가요?

EDA 설계는 전자 설계 자동화 소프트웨어를 사용하여 보드의 전체 수명 주기를 관리하는 PCB 엔지니어링에서의 작업입니다. 여기에는 요구 사항 캡처, 회로도 캡처, 시뮬레이션, PCB 레이아웃 및 라우팅, 검증, 제조 릴리스가 포함됩니다. 목표는 이러한 모든 단계를 별도의 도구를 사용하는 대신 단일 제약 조건 기반 환경 내에서 유지하는 것입니다.

2. EDA 설계 소프트웨어는 전체 PCB 설계 프로세스에 어떻게 적합합니까?

EDA 설계 소프트웨어는 PCB 워크플로우의 핵심입니다. 제품 및 전기 요구 사항을 회로도로 변환하고, 시뮬레이션으로 동작을 검증하며, 물리적 보드를 구현하고, 전기 및 제조 규칙에 대해 검사하며, 공유 프로젝트 및 라이브러리 세트에서 제작 및 조립 출력을 생성합니다.

3. Altium은 전자 설계를 위한 다른 인기 있는 EDA 도구와 어떻게 다릅니까?

Altium은 Altium 플랫폼을 통해 세 가지 연결된 솔루션을 제공합니다: Altium Discover는 솔루션 및 구성 요소 탐색을 위해, Altium Develop은 주요 PCB 및 시스템 설계 환경으로, 그리고 Altium Agile은 엔터프라이즈 워크플로우 및 통합을 위해 사용됩니다. 이들은 함께 회로도, PCB 레이아웃, 3D, 제약 조건, 공급망 인텔리전스 및 문서화에 대한 하나의 컨텍스트를 제공하여 여러 도구를 결합할 필요성을 줄입니다.

4. 팀이 입문용 도구에서 전문 EDA 환경으로 이동해야 하는 시기는 언제인가요?

보드가 더 빨라지거나, 밀도가 높아지거나, 규제가 많아지고, 재설계가 쌓이기 시작할 때 팀은 전문 EDA 환경이 필요하게 됩니다. 그 시점에서, Altium Develop과 같은 전문 EDA 설계 소프트웨어는 더 강력한 제약 조건, 더 나은 3D 통합, 더 견고한 문서화, 그리고 더 긴밀한 협업을 제공합니다.

5. MCAD 및 PLM 시스템과 통합된 EDA 설계 소프트웨어의 이점은 무엇인가요?

EDA 설계 소프트웨어는 MCAD와 통합되어 기계 및 전기 팀이 동일한 기하학적 모델과 구성 요소 모델을 공유할 수 있습니다. PLM 통합을 통해, BOM, 부품 데이터, 그리고 개정이 기업 시스템 기록으로 흐릅니다. Altium 플랫폼에서, Altium Develop은 일상적인 ECAD-MCAD 협업을 처리하고, Altium Agile은 데이터 관리, PLM 연결성, 그리고 하드웨어 워크플로우에 중점을 둡니다.

6. 고속 또는 복잡한 보드를 위한 EDA 소프트웨어를 평가할 때 어떤 기능을 우선시해야 하나요?

제약 관리 및 분석을 우선시하세요. 넷 클래스, 임피던스 제어, 길이 매칭, 차동 쌍, 비아 규칙, 제조 가능성 규칙뿐만 아니라 실제 레이아웃에 연결된 접근 가능한 신호 및 전력 무결성 분석에 대한 강력한 지원이 필요합니다. Altium Develop과 같은 통합 환경은 이러한 제약 조건을 일관되게 적용하고 검증하기 쉽게 만듭니다.

7. 클라우드 기반 협업은 PCB 팀이 EDA 도구를 사용하는 방식을 어떻게 변경합니까?

클라우드 기반 협업은 PCB 설계를 프로젝트, 라이브러리 및 출력이 최신 상태로 유지되고 적절한 사람들이 접근할 수 있는 공유 작업 공간으로 전환합니다. Altium 플랫폼에서는 Altium Develop 및 Altium Agile이 브라우저 기반 뷰, 제어된 공유 및 통합된 코멘트를 제공하여 파일 이메일 전송을 줄이고 분산된 팀을 일치시킵니다.

8. 팀은 Altium과 같은 표준화된 EDA 설계 환경으로의 마이그레이션을 어떻게 계획해야 합니까?

실용적인 접근 방법에는 파일럿 프로젝트 선정, 성공 지표 설정, 새 환경에서 공유 라이브러리 및 제약 조건 템플릿 구축, 그리고 팀 교육 및 해당 파일럿 운영하면서 워크플로우를 개선하는 것이 포함됩니다. Altium 플랫폼을 표준화하면 이 인프라를 한 번 설정하고 제품 간에 재사용할 수 있습니다. 기존 Altium 고객은 이미 디자인을 호스팅하고 있는 동일한 플랫폼에서 Discover, Develop, Agile로 마이그레이션할 수 있습니다.