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【深度解析】高速PCB設計行業發展前景及EDA軟件工具

漢普hampoo

近期，深圳市漢普電子技術開發有限公司（簡稱“漢普電子”） PCB設計中心技術總監 - 盧永利先生接受國內知名電子媒體“電子發燒友”的采訪，就PCB設計市場趨勢、PCB設計與EDA仿真工具、高速PCB設計的要點和挑戰、團隊管理及PCB設計工程師發展前景等各事項分享了自己的看法。

以下為詳細的訪談內容：

1. 您如何看待未來三年PCB設計市場會有上量需求趨勢？

隨著中國制造2025計劃的快速推進以及工業4.0概念的流行，當今世界正逐漸從信息化時代步入萬物互聯的智能化時代，各種傳統行業都在進行智能化升級，包括工業電子、汽車電子以及軍工電子領域都表現出迅猛的發展勢頭。同時大眾消費者對于終端電子產品的功能需求也越來越豐富，不僅是傳統電子產業在蓬勃發展，還涌現出大量的新興產業，如人工智能、智慧家居、智能穿戴等等，可以說電子化是未來世界發展的必然趨勢。

而說到電子產品就離不開半導體芯片、電子元器件以及PCB電路板，作為絕大部分電子產品基礎載體的PCB電路板行業也變的越來越重要。包括原材料的研發生產、PCB的研發設計、以及電路板生產制造等相關領域，都將作為未來電子產業發展的重要基礎而存在，所以說整個PCB行業在未來相當長一段時間內的發展前景都是非常值得期待的。

2. Cadence, Mentor, PADS, HyperLynx, HFSS, ADS等多種PCB設計與EDA仿真工具，您最看好哪種？

評價EDA設計工具的優劣是個比較有爭議的話題，很難得出一個權威的結論。因為每一種工具都有其自身的特點，對應不同的行業領域。不同的行業對電子開發工具的需求差別是很大的。所以與其說最看好哪一種，不如說自己更適合哪一種，或者說更需要哪一種工具。在這里僅以我個人使用經驗來簡單分享一下自己的心得體會。

PADS（Power PCB）是Mentor公司一款優秀的PCB設計工具，其優勢在于入門學習簡單，使用方便靈活，設計流程簡潔明了，工作效率較高，原理圖與PCB的交互操作性好等等…… 這個工具在中小型企業應用普及度是相當高的。其適用領域非常廣泛，例如消費類產品設計、手機主板、工業產品設計等。我自己也非常喜歡這個工具平臺。

但是PADS這款工具也有一定的不足，比如主體設計環境PADS-Layout與布線工具PADS-Router是兩個獨立界面，使用時候需要頻繁切換，集成度不是很好。另外當設計規模較大的時候，操作流暢度會有明顯下降，從而影響工作效率，另外對于復雜設計規則支持不是很完善，一些復雜的設計規則沒有辦法用常規的功能設置來快速實現，這對于高端產品的設計效率影響明顯。

Mentor EE（Expedition Enterprise）這個工具與PADS同屬Mentor公司（其實PADS是被收養的，EE才是Mentor親娃……），EE對于超大型設計項目、多人在線同步協作、團隊作戰來說絕對是攻堅利器，其PCB布線質量和效率非常優秀，同時Mentor工具的平臺化、系統化管理完善而嚴謹，從前端原理圖設計到后端工程制造都有對應的解決方案，這都是大型企業喜歡用Mentor的重要原因。

不過從規范嚴謹的反面來看，就是其工具平臺稍顯復雜，一般需要專門的團隊進行管理維護才能充分發揮其使用效率，這對于大型企業當然不是問題，但是對于一些專注于特定領域的公司來說，有時候平臺管理的重要性要讓位于產品開發進度與效率，所以這時候另一款Cadence公司的Allegro工具則會顯得更加快捷與高效。

Cadence Allegro可以說是目前地球上最火的PCB設計工具，它的優點有很多，如軟件操作界面友好，響應速度塊，操作效率高，二次開發功能豐富，規則管理器功能完善，高速設計專屬功能強悍等等。其對大型項目支持較好，不會因為設計規模加大而大幅度降低響應速度，用Allegro做幾萬Pin的設計項目基本不會有太大壓力，所以對于通訊行業，商用服務器，以及工控、軍工領域來說是很適用的。

當然萬物皆有兩面性，Allegro也有一些不足，比如布線推擠功能相對較弱，但是好在其布線操作效率很高，在一定程度上彌補了推擠功能的弱勢；另外隨著設計復雜度的增加，地銅鋪設層數增多以后，對銅箔處理的效率會明顯變慢；還有就是軟件升級換代導致高低版本的不兼容問題稍顯麻煩等。另外正是因為這款工具功能非常強大，所以學習入門相對于PADS等工具來說要難一些。

Altium也是一款在國內比較流行的EDA工具，早期版本叫Protel，這個工具在國內應用較早，操作簡單容易上手，用它來做簡單的小項目設計非常方便，當年的Protel-99SE陪伴我們度過了多少個不眠之夜…… 這個工具就像是帶我們入行的老朋友，伴隨我們走過了早期的學習成長階段。

不過新版本的Altium軟件對于資源消耗比較大，響應速度和操作效率偏低，并且核心的設計功能相比另外幾款工具來說也基本沒有優勢，基于這些原因在高端項目開發團隊中很少見到它。但是Altium也有一些比較特色的功能，比如3D顯示效果很漂亮等，總體來說基于其操作簡單、易于快速入門的特點，加上高校教學的推動，所以其在國內的普及程度還是很高的。

除了這幾種軟件之外還有幾種PCB設計工具也簡單列一下：

PADS Professional：這貨除了名字之外跟PADS其實沒有什么實質關系，其真身是Mentor EE的簡化、低價版本，用于搶占中端設計軟件市場的。

Eagle：一款來自德國的PCB設計工具，其特點是極低的價格，基礎的功能甚至可以免費使用，這使其在PCB設計開發相對簡單，并且版權意識和法規完善的地區擁有較高的使用率。

Zuken：一款來自日本的PCB設計工具，在國內的熱度相比以上幾種要低一些，在日系企業或者跟日資企業合作的公司中占有一定的使用率。

以上說了這么多軟件工具，你說哪個好呢？其實工具不分好壞，關鍵看使用者的需求，對工具的掌握的程度，以及能發揮出多少工具的效力。作為PCB設計工程師來說，選擇設計工具的時候必須思考清楚是否適合自己所在領域，如果在入門階段就追求學習高端復雜工具，反而會難以發揮其效力，學習的進度也難以達到預期。

除了基本的PCB設計工具之外，基本上每一款PCB設計平臺都對應有其原理圖設計工具，例如Protel-SCH，PADS- Power logic，DxDesigner，Concept HDL，ORCAD等等，基本上也是各有特色，這個就看設計師的個人習慣和平臺需求來選擇了。同時Mentor和Cadence公司都還有系列的電子開發工具平臺，例如IC設計，FPGA設計等等，這些由于不屬于PCB設計領域所以我們暫時不做展開討論。

上面講的都是PCB設計方面的軟件，我們下面說說仿真工具：HyperLynx、HFSS、ADS這幾個屬于信號仿真分析類的，主要在應用于高速信號完整性仿真領域。

HyperLynx（同屬Mentor旗下）比較適合于快速的DDR并行信號仿真分析，其操作簡單快捷，使用效率高，是一款非常流行的2D/2.5D信號完整性分析工具，同時其PI仿真分析也是非常高效快捷的，所以使用它來做SI/PI仿真的普及率是比較高的，但是其缺點是其3D方面的分析能力相比其他兩款工具來說相對較弱一些。

HFSS俗稱“海飛絲”，是一款3D電磁仿真分析工具，其功能非常的強大而廣泛，在PCB領域使用的只是其中的一部分應用，主要用于3D結構的建模分析，S參數提取優化設計，比如過孔，連接器，阻容封裝，阻抗線的優化等等。在高速串行信號設計領域，是用來做局部參數優化的不可缺少的重要工具之一。

ADS（Advanced Design System）也同樣是一款功能強大的仿真分析工具，應用領域也非常廣泛，比如射頻、微波、通信系統分析等，在PCB設計領域常用于對高速信號的有源仿真，可以對高速信號通道進行定量分析，同時還可以進行TDR阻抗分析、插入損耗、回波損耗分析等等很多應用，也是做高速設計與仿真的必備工具。

另外重點介紹一家我們國內的EDA設計和仿真軟件公司：蘇州芯禾。

芯禾科技的EDA軟件涵蓋面是比較廣泛的，覆蓋了從芯片、封裝到板級系統的半導體產業鏈的多個環節。針對系統設計，芯禾的Expert系列軟件能提供過孔、傳輸線、線纜甚至全通道的精確建模仿真，以及S參數分析、通道分析、串擾分析、TDR分析、眼圖分析等。另外兩個極具特色的產品系列是針對射頻芯片設計和驗證的IRIS系列軟件、以及針對3D高速系統建模和三維芯片封裝3DIC微系統仿真建模的HERMES系列軟件。

目前像華為、中興、展訊、海思、華三、聯想、富士康、廣達、思科、安費諾、英特爾等都有在使用芯禾的EDA的工具。我們還是要對國產軟件保持信心，只有國內自行開發的軟件工具才能掌握技術核心產權和專利，才能避免被國外廠家卡脖子。再加上本土優勢，在技術支持和服務響應方面肯定會更加順暢和高效。感興趣的朋友可以去申請一個免費試用版本，還是很方便的。

綜合對以上各種設計工具的分析我們可以發現，相比工具來說，更重要的是設計師的技術、思維、理念，以及持續學習的能力。因為任何的設計開發工具總是在不斷的更新換代，我們不能以自己掌握了某一款工具而作為執業的資本，而是要掌握清晰、準確、高效、嚴謹的設計技術理念和思維方式，并持續的自我學習提升，這才是對于一個高水平設計師的核心要求。

3. 您擁有十幾年高密度PCB設計、SI/PI仿真以及PCB工程制造經驗，到目前為止給您留下最深印象的是哪一個項目，談談印象深刻的緣由。

從入行到現在，這十幾年中做過的項目非常多，直接與間接參與的項目少說也有幾千個，其實在每一次的技術革新進程中，都會出現一批很有挑戰性的項目，例如DDR內存歷次的更新換代所推動的核心系統設計技術升級，高速串行信號從5G、10G、28G、56Gbps的更新過程所推動的高速網絡通訊等產品的產業升級等等。

要說這其中印象最為深刻的，應該是前些年10G高速背板普及過程中的一批產品，當時正處于高速串行信號產業升級換代的關鍵節點，很多新產品都是采用的全新技術和系統設計，不管是對于SI仿真、PI仿真、還是高速PCB設計等環節都具有非常大的挑戰。

其中最具代表性的應數我國的天河一號超級計算機的系統設計項目，該機型曾連續穩居世界超算第一名多年，為了完成該項目的系統設計，漢普在SI仿真分析和PCB設計與制造環節都做出了大量的投入，通過與客戶的緊密合作，以及PCB制造單位的協同技術攻關，最終順利完成了研發設計，整個系統設計開發與制造調試一次成功，為我國的超算事業發展做出了突出的貢獻。

類似的典型技術突破項目還有很多，例如在近些年，漢普陸續完成了100G高速骨干網通訊產品，ATE半導體測試領域，現代大型醫療檢測設備、軍工艦船、航空航天等領域，以及大數據中心，商用服務器，高速數據加速卡等等系列高端產品的設計開發。可以說每一款產品都代表了特定行業中的技術標桿地位。

4. 能否介紹一下高速PCB設計的核心關鍵要點及高速設計的來龍去脈。

其實高速PCB設計這項工作需要面對相當多不同的產品方向，雖然一些基礎技術是具有通用性的，但是仍然有很多行業特有的技術差別，因為每一個領域的設計核心需求都是不同的。例如消費類產品突出的是性能價格比；相反軍事、工業領域要求的則是絕對的可靠性；而數據與通訊領域要求的是極致的產品性能…… 這都對設計規則與技術研發方向提出了截然不同的要求。

如果說相對通用的高速PCB設計核心關鍵要點，我覺得一定要注意以下幾個方面：

1. 首先是電源電路的設計，電源是一個電子產品穩定工作的基礎，雖然大多數時候電源設計的技術挑戰性并不是最大的，但是一旦出現了運行穩定性的問題，很多時候其實是跟電源有關的。

電源設計的重點主要在于電源模塊的功能設計優化、轉換效率提升，以及電源通道設計等，都必須遵循相應的技術指標和規則來進行，對于敏感電源或者電流很大的電源還需要結合PI仿真來提升直流壓降與動態阻抗以及噪聲方面的性能。

2. 高速并行信號的設計，最常見就是DDR3，DDR4等電路，尤其對于Memory Down（板載內存條）設計這類方案，更需要特別注意，在嚴格執行原廠Layout Guide的同時，最好通過仿真分析來輔助優化布局布線設計，以確保高速信號的設計質量。

其他類型的并行信號設計還有很多，一般按照相應的芯片設計規則要求控制好絕對長度與相對等長，同時做好過孔數量控制、信號跨分割、串擾方面的規則控制，就可以滿足大部分設計要求。

3. 高速串行信號設計，近些年高速串行信號發展非常迅速，很多傳統的并行總線接口都在逐漸被串行總線所替代，比如最典型的IDE并行硬盤數據接口，就被SATA串行數據接口所取代，相信未來高速串行信號的應用也會越來越廣泛。

目前最常見的PCIE高速通道，以及SATA、SAS、LVDS、USB3.0高速通道，以及高速光網絡通道等，信號速度普遍都已提升到5G、8G、10G、28G甚至56Gbps的水平，所以必須嚴格按照相應的高速設計規則去進行設計，同時要做好信號完整性分析與優化工作，不然就會容易出現信號質量方面的問題。

4. 其他還有很多需要注意的關鍵技術點，比如模擬信號設計，射頻信號，數模混合，以及DFM，DFA，EMC方面的設計注意點等等，每一個方向都有一系列的規則要求，感興趣的朋友可以做下深入學習研究，在此就不做展開了。

至于高速設計的來龍去脈，這個比較難用幾句話說清楚。因為任何一個專業領域都有其一整套的工作流程與規則體系，這是一個很復雜的技術與管理的系統工程。想要對某個行業有深刻的理解，只有親自進入這個行業并且摸爬滾打幾年才能真正搞清楚。并且即使在同一個行業，但是身處不同的技術領域圈，也是同樣存在很大差別的。

俗話說隔行如隔山，即使在同一個行業的特定領域工作了很多年，但是如果換到另一個領域有可能你以往的工作經驗要完全清零。例如從低端消費品設計領域跳到軍工、通訊產品設計領域，那以往的工作經驗能發揮的可能非常有限的，因為設計規則與知識體系完全不同。這其實就是行業與圈子的差異，所以不只是行業的選擇，注意圈子差別與選擇其實更加重要。

5. 在進行項目開發中，您的PCB設計團隊是如何解從多個角度來解決技術挑戰的？

解決高速PCB設計方面的技術挑戰需要從多個方面入手，核心的技術要點上面已經提過不再重述，我在這里簡單總結一下對應的解決手段：

1. SI高速信號完整性分析：用以分析信號完整性，并指導優化PCB設計。

2. PI電源完整性分析：用以改善電源通道設計，優化去耦電容設計等。

3. DFM可制造性分析：優化產品的生產制造工藝性能，降低成本提升品質。

4. DFA分析：分析優化SMT貼片、維修、測試方面的性能，提高生產效率。

5. EMC分析：重點優化EMI與ESD方面的性能，確保符合技術認證指標。

6. 其他分析：如采購成本，結構散熱，壽命與可靠性等等優化。

6. 據從電子發燒友論壇調查，很多想要從事PCB設計工作的人都會遇到的一個困惑：PCB設計工程師有前途嗎？ 您如何看這個問題呢？

說到行業前途是個很有意思的話題，首選我們需要思考和定義一下：怎么樣才算是有前途呢？按一般標準來說應該是看收入情況，那么月入三萬的煎餅攤大媽算不算前途光明呢？還是月入萬元的都市白領更有前途？

其實每一個行業的存在都有其價值和挑戰。一個行業不可能適應所有人，因為每個人的興趣愛好、基礎能力、性格特點乃至身體條件都千差萬別。我們必須找到適合自己的工作領域，最好是你喜歡做的，有興趣的，因為這樣你會更愿意為之不計得失的持續付出，而這恰恰是你能夠有所成就的重要前提。

未來各個行業都會往細分專業化方向發展，尤其是電子信息產業，行業細分更加繁雜，如IC半導體，軟件，硬件，制造，材料，管理等等成百上千的細分領域…… 同時未來各行各業的競爭也會越來越激烈，越是被人看好的高薪行業，競爭必然也會更加殘酷。所以寄希望于進入一個有前途的行業，從而可以簡單快速的取得成功顯然是不現實的。

PCB設計工作是一個集合專業電子技術、制造工藝技術、設計與折衷藝術等等各種要求于一身的專業技術工種，是一個把電子產品從抽象的電路原理圖變成看得見、摸得著的產品實物的一個非常關鍵的研發環節，并且隨著近些年高速電路的普及應用顯得越發的重要，在現代電子產品研發團隊中是不可或缺的重要崗位。

我個人參加工作時，首先進入PCB制造廠工程部學習了一年工程工藝技術，這為后來進入設計行業打下了重要的制造技術基礎。隨后進入漢普電子加入PCB設計行業，這一做就是十幾年：早期是做PCB設計工程師，之后帶領設計團隊，后期又做了很多SI仿真、技術規范編制，以及公司人才培育等工作。

在這十幾年間也迷茫過、也猶豫過，加過的班、吃過的苦、踩過的坑已不計其數…… 但唯一值得慶幸的是，我的目標始終沒有動搖：就是做最好的自己，持續學習，持續積累和提升。因為我知道，不管你在任何行業工作，只有持續的努力學習、沉淀、并不斷的突破極限與自我超越，才是取得成功的唯一路徑。

7. 國內EDA廠商怎樣才能實現“質”的飛躍？

PCB設計或者說PCB EDA計算機輔助設計是一個比較專業的細分領域，在國內的普及應用目前也僅有二十年左右的時間，在EDA工具普及之前的行業發展的初期，還是采用純手工制作線路加照相排版的設備，有點像照相館那一套裝備，以繪圖板、預制線路貼紙、焊盤貼紙等材料和菲林暗房等設備為主進行PCB生產底片的設計制作。

不過在我入行的時候已經發展成EDA計算機輔助設計加激光光繪照排底片菲林的制程工藝，不用去學習照相館那一套東西了~~ 當時主流的設計工具還是Protel99，Power-PCB等，Cadence和Mentor只是少數大公司在使用，主流的工程處理工具是DOS版的V2000和GC-CAM等，后期逐漸升級為Windows版Genesis2000，到目前為止Genesis2000仍是工程處理領域的主流工具

綜合來看國內自主的EDA軟件行業起步較晚，不過現在已經有多加廠商在奮起直追，例如上面提到的芯禾科技，就是國產EDA軟件的優秀代表。未來隨著行業持續發展，以服務支持、價格優勢等因素的影響，相信國產EDA軟件行業必將會大有可為。我們作為從業人員，應該持續保持支持國產的意識和信念，主動參與和推動國產EDA工具的應用和普及，以幫助國產EDA軟件工具的快速發展和完善。

8. 請問漢普最近有沒有招人的計劃呢？你們最看重應聘者的哪些方面呢？

每一家公司的人員招聘和培養都是有相應的長期發展計劃的，不同的崗位，不同的人才需求，對應的招聘方式也有所不同。漢普目前主要以校園招聘和社會招聘相結合的方式進行人才招收工作。

對于基礎工作崗位，比如初級和中級工程師，一般以校園招聘加公司內部培養為主，一方面有充足的人力資源儲備，另一方面企業可以按照自己的標準和需求對人才進行培養塑造，這對于人才質量的保證和長期的梯隊建設來說非常重要。

另一方面從中高級人才和行業專家級人才來看，需要較多的行業經驗積累與不同領域的經驗涉獵，這類的人才一般內部提拔作為輔助手段，更多時候以社會招聘為主，尤其是一些大型企業的技術人才流動，是我們關注的重點人力資源渠道。

從招聘要求的角度來看，對應聘者最看重的能力不外乎以下幾點：

1. 專業技術能力，這是從事特定行業和崗位所必須的基礎能力

2. 職業精神，這個說起來比較寬泛，但卻是一家企業對員工選擇與去留最重要的參考依據，其具體體現有很多，例如：職場心態、責任心、價值觀等等很多方面

3. 溝通協作能力，當今社會職場很少有能夠靠單打獨斗來完成的事情，所以團隊合作、溝通與協作能力，將會是職場發展的必備技能

4. 持續學習能力，如前所述，電子產業的發展速度之快，讓我們必須保持持續的學習提升，否則將很快被行業淘汰，所以持續、自主的學習能力也是對高素質人才很重要的一個要求。

漢普電子PCB設計中心技術總監

IPC設計師理事會中國分會理事

IPC中國第二屆PCB設計大賽季軍

IPC中國第五屆PCB設計大賽評委

IPC國際電子工業聯接協會認證CID設計師

盧永利

漢普電子

漢普電子成立于2003年，致力于成為全球領先的一站式硬件解決方案服務商。總部位于深圳，為全球客戶提供硬件方案設計（ODM/IDH）、DMS（PCB設計、PCB制造、器件采購及PCBA）等一站式服務，先后在北京、上海、桂林設置分公司及客服中心，是國家和深圳市高新技術企業，擁有近百項專利和著作權。

漢普電子在硬件方案設計、高速PCB信號仿真和設計、音視頻技術上積累了豐富的研發設計和產品經驗，并與英特爾（Intel）、微軟（Microsoft）、瑞芯微（Rockchip）等上游合作伙伴，以及PCB、PCBA、模具等硬件生產制造企業建立了緊密合作關系，結合獨立研發的信息化IT技術打造出獨特的研發和供應鏈垂直整合管理體系，幫助客戶完成從產品研發EVT/DVT/PVT、小批量驗證直到大批量供應，2016年搭載INTEL處理器的PCBA出貨超過100萬臺。

15年來漢普電子獲得全球3000多家高新技術企業客戶的認可，其硬件解決方案及DMS制造服務已廣泛應用于AI人工智能硬件、智能音視頻音箱、WINDOWS辦公平板和筆記本電腦、車載電子、工控、安防、醫療、教育、物聯網、新能源等領域，客戶包括INTEL、百度、京東、科大訊飛等國內外知名企業。