Per chi progetta circuiti stampati destinati a ospitare sistemi di media-alta complessità è ormai indispensabile condividere ed estendere l’ambito dell’ingegnerizzazione di prodotto anche alle fasi progettuali collaterali; ad esempio lo studio della struttura (armadio, rack, contenitore) destinata ad ospitare la scheda in questione, oppure lo studio dei problemi di dissipazione termica dell’apparato stesso. In quest’ottica, Mentor Graphics sta proponendo interessanti soluzioni che ampliano gli orizzonti del Cad verso più ampi spazi di progettazione collaborativi.
Il concetto di collaborazione
Estendere il concetto di collaborazione nella progettazione assistita da computer a tutto il ciclo di sviluppo di un apparato elettronico: questo è l’ambizioso obiettivo che ha portato Mentor Graphics alla realizzazione di Ecad-Mcad Collaborator, un tool in grado di garantire la comunicazione bidirezionale tra software di progettazione elettrica e meccanica per automatizzare l‘adeguamento alle eventuali modifiche di progetto, rispettando i singoli processi di verifica e di implementazione. In effetti, di integrazione tra Cad si parla da tempo, ma le inevitabili differenze tra tool nati per ambienti sostanzialmente diversi, e quindi caratterizzati da strutture di database diverse e da rappresentazioni grafiche differenti, ha reso decisamente complesso il compito di definire un’interfaccia realmente efficace tra i due mondi. La soluzione fino ad ora utilizzata, il formato di scambio Idf era una descrizione completa delle caratteristiche della scheda (in particolare degli ingombri) che i Cad si scambiano, ma che non permetteva alcuna interazione tra gli ambienti.
La strategia iniziale
La strategia di Mentor è stata quella di partire da uno standard de facto (ProSTEP iVIP) e di lavorare con vari partner per arrivare a definire un insieme di oggetti (quelli che verosimilmente sono soggetti a modifiche nel momento in cui il circuito stampato si confronta con i vincoli collegati al progetto meccanico) descritti completamente in un formato compatibile con entrambi i mondi. Il risultato è uno schema Edmd (Electro Design – Mechanical Design) che è un vero formato di scambio che supera i limiti dei tradizionali file Idf e permette di gestire in maniera bidirezionale gli adeguamenti del circuito e della scheda alle esigenze del contenitore, e viceversa, in maniera totalmente sincrona. Il tool, sviluppato in collaborazione con PTC, un leader nel Cad meccanico, ha anche il vantaggio di avere un’interfaccia utente molto simile a quella dei singoli strumenti a cui sono già abituati i progettisti, e permette naturalmente anche di distribuire le informazioni su più piattaforme, con una interazione completa anche di più strutture aziendali.
Aspetti di criticità
L’altro aspetto critico della progettazione elettronica è l’analisi della dissipazione di calore, per permettere un adeguato raffreddamento; requisito questo particolarmente critico in determinate applicazioni. Per questo scopo specifico Mentor offre la serie di tool sviluppata da Flomerics (acquisita da Mentor nell’agosto scorso). Flomerics, infatti, tra i più noti fornitori di software di simulazione e analisi fluidodinamica per il mercato dei Cad meccanico (destinati alla progettazione di pompe, valvole, calcoli aerodinamici e idrodinamici, studio di sistemi di refrigerazione e di ventilazione), propone anche un tool specifico, Flotherm, che consente di eseguire l’analisi termica della di schede e sistemi elettronici, anche già inseriti in quello che sarà il rack o il contenitore meccanico finale, per valutare la dissipazione del calore per conduzione e convezione e studiarne i potenziali effetti sulla componentistica elettronica stessa. Queste analisi sono particolarmente utili perché permettono anche l’eventuale ridefinizione del progetto, ad esempio tramite modifiche del floorplanning della scheda per aumentare la distanza tra i componenti che dissipano maggiormente (ad esempio tra memorie e microprocessori) oppure per prevedere di inserire sulla scheda delle aperture specifiche per dissipare il calore.
Soluzioni per l’integrazione
Come ha sottolineato John Isaac, Director Market Development di Mentor Graphics, durante un recente incontro con la stampa, “l’importanza dell’analisi termica per i moderni sistemi elettronici destinati alle applicazioni industriali o di consumo è fondamentale, perché permette di garantire l’affidabilità dei prodotti finiti e di concludere le fasi di progettazione in tempi rapidi e senza dispendiosi rifacimenti”. Sempre in tema di integrazione tra i vari software di progetto, Mentor ha anche annunciato nuove soluzioni per migliorare la progettazione di sistemi in alta frequenza, offrendo la possibilità di integrare i tool di layout per schede di Mentor con il software Ads (Advanced System Design) per la progettazione e la simulazione RF di Agilent. Questo tool si affianca all’altro prodotto Awr Connect, sviluppato congiuntamente con Awr, altro protagonista nei tool Eda per circuiti in alta frequenza, per permettere la definizione di schede a circuito stampato con circuiti analogici, ma anche digitali, oppure anche RF o microonde, integrando tutta la componentistica e la relativa simbologia per stripline, microstrip e altri componenti e con la possibilità di simulare la scheda anche dal punto di vista elettromagnetico sia dall’ambiente Awr che da quello Mentor. Infine, sempre sul fronte dell’integrazione a livello di scheda, arriva anche I/O Designer for Asic, un pacchetto specificamente destinato a semplificare la progettazione delle interfacce (a livello di package e di relativo pin-out) per i componenti semi-custom, quali Asic o Fpga, in modo da permetterne la corretta ed efficace integrazione a bordo scheda, ottimizzando però anche la scheda stessa dal punto di vista del layout, della facilità di sbroglio, dell’integrità dei segnali e, in definitiva, della riduzione dei costi di produzione.
