在Mentor2013中國PCB技術論壇上， Mentor針對復雜PCB設計面臨的挑戰，闡述了三維（3D）PCB系統設計技術、多板系統設計、先進的封裝與外形協同設計方法、通過重用提高設計效率的理念，及電源完整性等設計方法。

　　PCB設計的挑戰

　　在汽車電子、計算機、消費類電子、工業、軍事/航天航空和通信領域，PCB設計的復雜度一直在不斷增加，信號完整性、電源完整性、可制造性、成本及可靠性等因素，隨著應用領域的不同呈現出較大差異。

　　Mentor市場開發經理Jamie Metcalfe指出，設計復雜度的增加還體現在，PCB板的金屬層數從2007年的16層減少到了2012年的14層，降了12%；面積從90平方英寸減到58平方英寸，少了35%；單位面積的引線數量從212增加到244條，上升了15%。

　　設計復雜度增加促使勞動力格局也發生了很大變化，包括工程師職位和數量。設計團隊原來基本只有設計、布局布線工程師和項目管理者，現在則增加了FPGA、機械、系統架構、SERDES、電源完整性、熱管理、信號完整性等工程師，而且他們需要協同工作。

　　此外，原來以PCB為中心的設計格局，也轉向了基于IC/FPGA、PCB、系統模塊之上的系統工程設計方式。

　　三維PCB系統設計技術

　　電子產品體積更小、功能更多、設計約束更嚴格、布線密度和可靠性更高等因素，加劇了PCB設計的復雜性。

　　Mentor業務開發經理David Wiens表示：“當面臨PCB板更厚，多次樣機制作的成本更高、時間更多，制造良率更低等問題時，設計者就應該考慮采用三維PCB系統設計技術，這也將是PCB系統設計的下一個主要趨勢。”

　　Wiens重點介紹了三維PCB系統設計的流程。首先，要創建一個支持各種應用的統一的三維器件庫，這個庫要能夠支持簡化和網格（Mesh）設定。目前，Mentor的三維器件庫含有400多萬個器件型號。

　　當然，用戶也可創建新的器件。這樣，可以為電子元件建立三維模型，增加企業的器件型號，并將其映射為制造商的器件型號，用戶只需簡單地輸入元件數據表里的參數即可。

　　第二步是三維設計和DRC（設計規則檢查）。通過Expedition三維解決方案，三維和二維圖像可在同一個窗口中顯示，并能實現元件的一一對應。三維編譯和分析包括布線的三維編譯，及動態與靜態檢測的三維約束分析，并可選擇詳細或簡化的三維建模。這種技術可以及早發現可能存在的多種問題，例如，元器件間、元器件與外殼及散熱器間，在三維空間內是否存在干擾。

　　然后是三維振動測試。在由設計草圖引起的可靠性問題中，振動是在溫度之后排名第二的失效因素。據美國空軍公布的國防電子系統因環境問題引起失效的一份報告，溫度問題引發的失效高達50%，振動因素占20%。

　　Wiens援引美國Qualmark公司Edmond L.Kyser博士的調查數據指出，在發貨后第一年，由于設計缺陷造成現場退貨（field returns）的全部直接成本，每項新設計最高達到44萬美元。

　　接下來是更高的加速生命周期測試（HALT）；三維建模與解決；強大的前、后處理器可創建一個虛擬樣機。

　　Wiens在談到三維設計中的多GHz互連模擬分析時表示，三維結構對信號完整性會造成很大影響，而現有的三維仿真器對工程師的專業既能要求很高，Mentor的方案則不然。具體地，分析三維結構并建立s參數模型；將其加進完整的互連描述中；分析互聯；采用HyperLynx工具進行布局前、后的信號完整性仿真與分析。對于多GHz完整的SERDES通道設計，二維和三維混合仿真與建模可提供精確的加速。

　　再之后是升級的電子與機械設計（ECAD/MCAD）。設計與制造部門溝通后，數據庫可根據情況變化自動升級。

　　最后是三維熱分析（FloTHERM XT）。專注于PCB設計從概念到驗證/原型的所有階段。

　　設計重用可提高效率

　　在電子設計界，不少工程師或設計師對設計重用常常缺乏動力，他們不想通過修改別人的成果來完成設計，因為他們認為重用別人的設計無法顯示出自己的能力和價值，而且管理重用模塊可能很麻煩，如存儲及找出可重用數據等。因此，設計師總是想按自己的思路“獨創”出設計成果。

　　但設計主管們考慮的是如何縮短設計周期，降低成本，提高良率和產品質量，減少元件差異，提升采購優勢，以較低的設計風險，滿足客戶的需求。

　　設計師有必要認識到，實際上，絕大部分板上元件都是通過重用模塊設計的，這主要是出于提高設計效率方面的考慮。

　　Mentor中國區應用工程部經理劉雪峰指出，為了改變設計師重獨創、輕重用的想法，企業文化必須鼓勵設計重用，EDA工具也需消除設計中的一些技術障礙，如從經過驗證的設計中提取重用對象；把邏輯、約束和布局打包到重用對象中；支持非正式和正式的重用；使設計師可快速找到重用模塊；并提供完整的全局分析能力。

　　他表示，采用Expedition Enterprise設計流程的設計重用、變體管理、約束管理和庫管理等技術，就能通過重用提高設計效率。