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前華為工程師設計經驗總結：PCB規則驅動設計
2014/09/15
Lee
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自2001年起，HW互連部的技術水平進入了快速上沖的階段，用老毛的話說就是“百花齊放，百家爭鳴”，主要大事如下：
? 1)與外界的交流開始常態化
? a)派人出國參加國際PCB設計大會(DESIGN CONFERENCE)
? b)了解國外同行的PCB設計水平(如通過阿波瑪可的設計合作……)
? 2)與cadence合作全自動布線技術的技術研究及推廣（最終演變為規則驅動設計）
? 3)IPC培訓的引入及考試認證3 f* U* Q' B. _1 |7 U! T+ L
? 4)SI/PI仿真技術的研究及推廣
? 5)EMC CONTROL的研發及推廣! W5 K. e# X" g ]: S
? 6)Skill的研發及推廣$ p+ q8 L. I/ X% `! e; D+ i
? 7)高速實驗室的組建
? 8)背板業務成功從其它部門奪取并成立背板組# {' j' j' [* R4 I
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我們是2001年底被部門派到美國參加DESIGN CONFERENCE的,還到CADENCE總部進一步培訓自動布線的項目(當時使用SPECCTRA軟件)，期間還拜訪幾家DESIGN HOUSE,這些活動影響到我們PCB設計者以后的職業方向選取（如DESIGN HOUSE的成立）。
去美國簽證的時間在美國911之后不久，那時簽證特別困難。同行共四個人，另兩人賈可,張柯使用因公護照不需要面簽，只有我與STAR WANG辦因私護照需要面簽這個環節。在公司內部NOTES上看攻略，做足了功課：面簽官可能問的問題及怎樣回復，是否有移民傾向等……
一大早就到美國使館去排隊,那時美大使館在白天鵝賓館附近，進去一看前面已排了三十幾號人，面簽開始后除了前面2-3個成功簽證外其它的都被拒絕了（從他們面上表情猜到的），輪到我們的時候，還真有點緊張（因為據說被拒過一次，以后的通過率就比較低了）。看完材料后，簽證官問了啥問題現在記不太清楚了反正我們沒有用到她旁邊的翻譯，基本是自己回答的，當發現簽證官開始整理我們的材料時，發現不對勁，我就用很憋足的英語開口了：Huawei is the biggest communication company in china and Cadence is the famous big EDA software in American…”.不知她聽懂了幾成，反正我厚著臉皮說了，奇跡出現了：面簽官拿起材料到后臺去了，我們忐忑地等著，過了好一會她出來并把PASSPORT還給我們。“Have a nice trip”，聽到這句話，過一會才反應過來。那時的感覺是：要敢開口，美國人還是挺講道理的。
從香港出發并住了一晚，酒店門口一個印度人與我們說了半天英語，想不明白怎么這么熱情，后來才知道他想給他小費。坐了12個小時的飛機終于才到達了硅谷，一臺加長的林肯來接我們，第一次坐這么長的車挺有新鮮感的……
晚上在賓館由于時差原因怎么都睡不著？深夜時睜眼一看黑暗中一雙眼睛在盯著我，嚇我一跳，原來是同房間的STAR WANG也沒睡著，兩人到走廊的自動售賣機去買可樂喝，第二天在CADENCE總部培訓交流時老是提不起精神。給我們上課的老外還是很敬業的，會把解答不了的問題帶回去，第二天上課的時候再回復，處理不了的問題就轉給他們的研發部門。4 O, c0 @1 `4 R1 Y$ r: Y8 _7 T7 W
STAR WANG是個很有激情及想法的人，他總會給人正能量。項目從開始的“自動布線”最后演變為“規則驅動設計”的理念與他有很大的關系。那時候部門的學習研究風氣很盛，并且也是出成果最多的時候，部門進來的人要本科以上,PCB設計水平從那個時候起，經過多年的積累及共享，互連的設計仿真水平進入了一個快速上升通道。很多新進入的領域初期還真應感謝軟件供應商帶我們入門。
與CADENCE合作的全自動布線項目對我們的幫助很大，國內培訓期間，我們做法是：白天我們學習完后，讓大家寫心得及操作技巧，晚上再交流，遇到大家都解決不了的問題我們再交給CADENCE處理，經過這種方式，大家的水平都提高得很快------平臺及氛圍太重要了！
項目開始時的全自動布線的思路是“通過一個DO 文件控制（如下圖1）自動布線軟件SPECCTRA,最終完成PCB布線的全面自動化”。后來經過實踐發現這想法太理想了。最終演變成：研究好格點，FANOUT及把PCB的設計精力放在規則的制定，拓撲，T點的擺放及仿真及各種信號接口的認識上，終于把業務與技能推到更前端并引出規則驅動設計的概念。
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圖1 DO文件
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這些仿真技術經過研究及儲備后，最終在整個公司推廣自動布線，經過一輪的推廣，發現硬件人員比較難以接受自動布線效果，理論上說自動布線對于低速數字信號還是可行的。但硬件人員在單板調不出來的時候推說是PCB布線的問題，于是折衷為FANOUT,重要的信號線及時鐘線手工布線，仿真拓撲，T點的擺放…剩余的線自動布線，直到幾年后又改為全部手動布線了。) T" Q& C9 K/ u7 u4 D2 h# |( r
看起來我們好像走了一圈又回到原點一樣，但是這時的手工與以前有的手工布線本質的區別了，在理念上有了本質的全新認識。這時的手工布線已是在會仿真制定規則及多種技巧的前提下進行的，所有LAYOUT人員的SI水平上了一個層次，硬件人員不能再因為線有個直角或靠近點就在指手劃腳了。 a$ J6 y; f2 z6 }
? 1)首先PCB設計師SI仿真水平全面提高
? 2)仿真的基本概念有了清晰的認識（如下圖2）3 M0 N0 @7 A }& S; I0 t9 K: X
? 3)FANOUT，格點，差分對布線手工布線的技巧
? 4)TOPOLOGY的仿真及制定% H! f) L/ u. J* ?. w
? 5)仿真報告的交付
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圖2 一些仿真概念示意圖
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部門國內PCB設計師與國外同行有本質區別是，國外的PCB布線規則基本由硬件人員定制，LAYOUT人員基本是按要求做就行，或更偏于PCB設計，制造及加工。HW則是PCB設計師給的規則或建議（或部分給），這與公司那時招的員工學歷及素質相對比較高也有很大的關系。
由于主控PCB板很復雜且布線規則非常多，規則驅動設計在HW主控組推廣，主控組主要成員為STAR WANG，JXD，李文新，韋竹林，趙衛東等，為推廣自動布線技術他們把那個最難搞的硬件經理說服還真花了不少功夫。3 u; b8 s j2 S0 j
這個合作項目在華為成功實施，并經過多個項目的實踐后，華為的PCB設計水平及理念那時候在國內相對是比較領先的了。后來主控組的部分員工離開公司在外面創業，并把這些PCB設計理念進行了推廣，隨著軟件的進一步成熟及人員之間的流動，現HW公司的水平與外面DESIGN HOUSE的水平很難拉開很大的距離，在很多方面外部DESIGN HOUSE的員工技能面比HW公司的知識面還廣（符合華為的“窄頻帶，高振幅”）。6 T/ c' b" c7 d
HW的PCB設計平臺有一個先天的缺陷，這個缺陷會或多或少影響到規則驅動設計的效率：就是它的PCB設計軟件與原理圖設計軟件不是同一家公司的，由于接口等問題，做不到原理圖的規則或各種特性與PCB LAYOUT軟件間的實時數據互傳，這對工作效率及系統性來說是不完美的。這些是歷史原因導致的，當年整個公司使用的是WINDOWS95,而PCB LAYOUT平臺剛把CADENCE從UNIX平臺轉到了 WINDOWS平臺，但CADENCE平臺的原理圖CONCEPT必須要使用WINDOWS NT版本，原理圖使用者主要是硬件部門，想把公司硬件部門的平臺換成NT是不可能的，就導致了原理圖軟件使用另一家EDA的，且這個原理圖代碼是文本文件便于二次開發。隨后十幾年由于各個部門對原理圖的二次開發，再要更換原理圖就比較困難了……船大不好調頭啊。按目前的績效為向導的HW，轉換就更困難了!這種PCB LAYOUT與原理圖的組合方式也許是全球500強企業中最奇葩的了。
當然還有更奇葩的事：由于HW的元件封裝庫有約定的命名方式，原理圖工具生成的網表在allegro中調入總出現其它一些小問題，經常調不入，這些問題會導致不同部門間的確認及其它問題，很浪費時間。為解決這個問題我專門寫了一個網表轉換程序，把原理圖生成的網表進行處理：去除多余的信息及按華為的封裝庫命名處理------重新構建新網表，這時PCB LAYOUT調入網表就不會再出問題。這個程序在華為經過了十多年及上千上萬個PCB板的驗證，沒有出過錯，程序還不受EDA版本升級的限制，現在HW PCB設計調入網表前還需要使用個轉換程序,很有成就感！這個可算是奇葩平臺中的另一個奇葩程序。前段在網上有人問起網表轉換的問題，我一看就知是從華為出來的……0 q- ^. N6 S8 _+ X5 y# g
規則驅動設計(規則表如下圖3所示)的引入及在項目上的成功實施是因為先前華為有一群人在鉆研這方面，這個成果對國內整個中國PCB行業的設計水平提高及EDA軟件商的進一步完善起著至關重要的作用。/ I/ G( ]3 Q" b3 a0 {5 u
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圖3 規則驅動表示意圖
也許你剛進入PCB設計的行業，你師傅教完你設計步驟與方法時，你沒有認真想過為什么會用這種設計方法與步驟：因為它里面包含了前人無私的分享。
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