可編程器件推動軟革命，PCB專業(yè)人員何去何從?

沒什么能比具有爭議性的問題更能激發(fā)各種觀點和討論。

了解電路板布線專業(yè)人員的未來本身就是一個重要的問題，但如果是暗示這些設計工程師需要“繼續(xù)前進”，則是另外一回事。這其實是指一個正在收縮的設計領域，而在一個快速發(fā)展的技術產業(yè)中，說起熵的概念總是讓人心煩意亂。

請注意問題里面說的是“專業(yè)人員”，而且要明確的是，這關系到對本專業(yè)目前的觀點以及需要進行怎樣的改革。因此，這里真正值得關心的，是工作在孤立設計環(huán)境中的專家級電子產品設計人員未來的可持續(xù)發(fā)展，特別是那些專門從事 PCB 設計的人員。

當從整體上把握行業(yè)以及其發(fā)展方向的時候，這個概念就不像是第一眼看到的那樣了。隨著技術飛速的發(fā)展，工程師的工作方式以及他們使用的工具正在努力與毫不妥協(xié)的變革保持步伐的一致。正是這些技術的發(fā)展以及那些使用電子產品人員的各種需求，制定了如何完成設計的時間表，并確定了未來的發(fā)展方向。

對板級設計工程師而言，這條路主要是由圍繞 PCB 的技術發(fā)展來決定的。這可最終決定電路板設計的功能及物理特性，以及用來實現這些屬性所需要的材料、技術與設計工具。如果 PCB 的目標和格式有所改變，它們的設計方法也必將改變。

PCB的發(fā)展方向？

目前從狹義角度上講，PCB 設計與構造的大多數根本趨勢還必將持續(xù)下去。

消費與工業(yè)行業(yè)將繼續(xù)推動對更智能以及更小巧產品的需求。那些產品中使用的電子器件將在提供更多高級功能的同時，變得更加小巧。用來連接這些部件的 PCB 也將不斷變小，以便從整體上調節(jié)緊湊型用戶功能外殼的容量。

這里不會有太多的驚喜，而且這些趨勢可對高級 PCB 技術的發(fā)展產生直接影響，比如柔性板、微孔、高密度互連系統(tǒng)以及高密度布線。僅此而言，似乎 PCB 專業(yè)人員的未來就是進一步提高他們的技能，掌握新的電路板設計技術及工藝。這和以電路板為重點的老路沒有什么兩樣。

然而，當你退后一步，用更加宏觀的視角來審視這些變革的時候，就會覺得更為現實了。這種觀點就是考慮整個產品的設計，而并非僅僅延續(xù)電路板設計的傳統(tǒng)思維，不再是通過局限在 PCB 上的觀點來審視整個電子產品的發(fā)展。

比如，實現更小型產品的變革主要是由半導體技術的發(fā)展推動的，而 PCB 技術和工藝只是進行了相應的適應性發(fā)展。采用高密度封裝的大規(guī)模器件會繼續(xù)在提供更多功能的同時，減少對芯片支持的要求，進而減少器件數以及板級連接的數量。從這種意義上講，PCB 設計將日益簡化。

如 FPGA 等可編程器件帶來的革命引入了“軟”硬件設計以及可編程 SoC 方法，將這場變革推向了新的高度。這種變革可降低非重復性工程 (NRE) 成本，并提高設計的靈活性，由于將大量物理硬件轉移到了可編程邏輯的“軟”領域中，因而還可進一步降低電路板的復雜性。

可編程器件的推廣，以及對軟件定義設計 IP 的的重視度不斷提高，全面轉向軟設計的狀況已經日益凸顯。其結果是硬件將不再擔任產品設計中的主導因素。板級設計正日益簡化，并更加模塊化，同時物理配置、連接性以及構造也可由其它設計因素來主導。

其它因素的一個影響實例是 FPGA 的連接性。FPGA 的一個獨特之處是器件引腳配置本身就具有可編程性。從傳統(tǒng)意義上講，這正是讓電路板布線工程師煩惱之處。他們不僅要扇出數以百計的高密度封裝器件的引腳，而且還要處理在獨立 FPGA 設計領域中確定(和改變)的數以百計的引腳分配。

從單純的 PCB 設計角度來看，這可提高設計復雜性。不過從更加全面的視角來看，當 PCB 與 FPGA 設計協(xié)同工作時，可變器件引腳也可成為一種優(yōu)勢。更具體地說，PCB 設計人員可以重新布置 FPGA 引腳配置，簡化布線，而且這些變更可直接反映到 FPGA 設計領域，布局布線工具可自動重構 FPGA，以便與之匹配。

電路板的設計再度得到簡化，在這種情況下又牽扯到另一個領域。在完全連接的 PCB-FPGA 設計環(huán)境中，這個過程是可以變化的，在該環(huán)境下甚至可通過移動 FPGA 可編程結構中有問題的布線路徑，將這項工作推向新高。FPGA 布置及布線工具可解決電路板布線的各種技術難題，但只有 在PCB-FPGA 開發(fā)工作處于同一設計環(huán)境中，并使用統(tǒng)一共享設計數據模型的時候才可實現。

雖然這些概念已極具吸引力，可編程邏輯所提供的革命性機遇還將隨著技術專利的到期而進一步拓展。請設想一下當處理器等硬件器件在其結構中整合了一定程度的可編程邏輯的設計可能性。

這樣一來，現在就可通過編程來決定如何將處理器與設計的其它部分進行連接與接口連接。通過對該器件進行編程，可以根據您的具體應用需要，納入支持器件與外設，并與傳統(tǒng) FPGA 一樣，可針對電路板布線對引腳配置進行優(yōu)化，從而可減少電路板上的部件數，簡化互連路徑。

不用花太多的功夫，就可將這個概念帶入一個應用環(huán)節(jié)，在該環(huán)節(jié)上，可對設計中的每個器件進行配置，使其與其它器件實現接口連接。這樣就只需要簡單、直接的電氣互連，以及器件高效地接插就可以了 —— 或許甚至能更直接。

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