FPGA，PCB工具為什么必須協(xié)同工作

隨著系統(tǒng)設(shè)計公司應(yīng)對當(dāng)今經(jīng)濟(jì)環(huán)境的考驗，他們面臨著尋找提高產(chǎn)品開發(fā)和制造流程效率的雙重挑戰(zhàn)，同時管理這些產(chǎn)品日益復(fù)雜的問題。這些業(yè)務(wù)因素促使人們需要更高效地在印刷電路板（PCB）上實現(xiàn)高密度，高引腳數(shù)的FPGA，ASIC和IC以及新的工作流程方法，使公司能夠滿足上市時間和設(shè)計性能目標(biāo)當(dāng)我們考慮FPGA密度和性能的最新進(jìn)展推動FPGA設(shè)計開始呈指數(shù)式增長時，對更高效流程的需求尤為重要。 FPGA正在越來越多的應(yīng)用中出現(xiàn)，推動了對FPGA和PCB設(shè)計工具集成的需求。

例如，PCB可能包含多個高引腳數(shù)（1,500至2,000）FPGA，這些FPGA與PCB同時設(shè)計，以滿足積極的上市時間目標(biāo)。 FPGA封裝中的引腳輸出變化必須不斷反映到PCB原理圖和布局設(shè)計數(shù)據(jù)庫中。用于PCB的高速信號完整性分析工具必須能夠訪問I/O驅(qū)動器和接收器的驗證模型。為完成或滿足高速時序而布線PCB可能還需要對FPGA進(jìn)行引腳輸出更改。

這種雙軌設(shè)計過程的一個主要例子是為單個PCB設(shè)計多個FPGA。 FPGA的設(shè)計可能包括EDA供應(yīng)商和FPGA供應(yīng)商提供的工具。 PCB的設(shè)計將包括來自EDA供應(yīng)商的工具，不一定與FPGA工具供應(yīng)商相同。

第一個問題是簡單地將FPGA布局布線工具的結(jié)果反映到原理圖和PCB布局工具中。對于1,500+引腳FPGA，如果手動完成，此過程可能需要一周時間。大型FPGA需要一個過程，在該過程中，符號在功能上被分解（斷裂），以便適合甚至最大的原理圖表。隨著FPGA設(shè)計過程的繼續(xù)，引腳輸出發(fā)生變化（通常為4-6次），如果沒有完全自動化的FPGA工具到PCB原理圖符號和幾何過程，設(shè)計時間表將會丟失。

不幸的是， FPGA的設(shè)計不僅僅在FPGA設(shè)計者的控制之下。當(dāng)FPGA放置并布線在PCB上時，互連網(wǎng)絡(luò)的定時和延遲調(diào)整可能需要更改FPGA的引腳分配。利用可了解FPGA引腳交換和驅(qū)動器規(guī)則的PCB設(shè)計系統(tǒng)，可以在PCB環(huán)境中進(jìn)行這些引腳更改，然后自動反射回FPGA工具。如果PCB工具沒有FPGA規(guī)則，這可能會成為一個非常迭代且耗時的過程。

為了確保正常的性能，必須執(zhí)行高速驗證，其中包括PCB。由于FPGA上現(xiàn)在常見的千兆位速度，F(xiàn)PGA供應(yīng)商提供的設(shè)計套件必須包含準(zhǔn)確的IBIS，Spice或VHDL-AMS模型。利用這些模型和可在GHz范圍內(nèi)進(jìn)行分析的PCB驗證工具，可以驗證設(shè)計的信號完整性和性能。

底線是電子公司需要緊密，雙向集成FPGA工具及其PCB設(shè)計工具以及EDA和FPGA供應(yīng)商之間的密切合作。通過這種整合與合作，可以實現(xiàn)上市時間和性能目標(biāo)。如果沒有它，系統(tǒng)設(shè)計的日益復(fù)雜化將使這一過程停滯不前，并最終限制或消除電子公司的利潤。

John Isaac是Mentor圖形系統(tǒng)設(shè)計部門的市場開發(fā)總監(jiān)。