Guia completo para co-design de PCB em 2026

Com a tendência dos dispositivos eletrônicos evoluirem para miniaturização, alto desempenho, e alta confiabilidade, soluções de integração heterogêneas que integram vários chips funcionais (Chiplets) em um único Substrato PCB estão substituindo gradualmente os designs tradicionais de chips monolíticos.

Este modelo de integração divide complexos SoCs em módulos funcionais independentes e otimiza custo e rendimento usando diferentes nós de processo. Como principal operadora de interconexão, o grau de colaboração entre Design de PCB e chips IC determinam diretamente o limite superior de desempenho do sistema.

Ao contrário das abordagens de design tradicionais, moderno Co-design de PCB enfatiza o planejamento síncrono de PCBs e ICs. Desde a fase inicial de um projeto, barreiras entre eletrônicos, mecânica, fabricação, e os domínios da cadeia de suprimentos são eliminados. Através de uma coordenação profunda em otimização de camada, via layout, e planejamento do caminho do sinal, três grandes benefícios podem ser alcançados:

• 40% melhoria na eficiência do design

• 30% redução na taxa de retrabalho

• 18% otimização de custos

1.1 Atualização de valor central do co-design: Do “Trabalho Paralelo” à “Integração Profunda”

Adaptação de integração heterogênea
Através da colaboração inicial entre o design de PCB e IC, questões-chave como mapeamento de pinos multichip, correspondência de impedância, e distribuição de energia pode ser resolvido para garantir a integração perfeita de chips fabricados com diferentes nós de processo.

Mitigação de risco de link completo com antecedência
Possíveis problemas em Integridade do sinal (E), Integridade de energia (Pi), e conflitos de estresse térmico pode ser identificado precocemente, especialmente para interfaces de alta velocidade, como PCIe e SerDes, abordando problemas como reflexão e jitter.

Colaboração do ciclo de vida
Realizar a coordenação em circuito fechado entre projeto, simulação, fabricação, e cadeia de suprimentos, garantindo que a solução seja projetável, fabricável, alcançável, e confiável.

1.2 Quatro cenários típicos de aplicação de co-design

Sistemas integrados heterogêneos
Por exemplo, Servidores de IA e processadores de última geração usando Chiplet + Arquiteturas de integração de PCB.

Equipamentos de alta velocidade e alta frequência
Produtos como 5Estações base G e módulos ópticos que exigem controle rigoroso da perda de sinal.

Dispositivos eletrônicos de precisão
Aplicativos como wearables e dispositivos médicos implantáveis que exigem restrições de tamanho e confiabilidade extremamente rigorosas.

Projetos grandes e complexos
Projetos de defesa e aeroespaciais envolvendo R inter-regional&Equipes D e vários fornecedores.

Cinco estratégias principais de co-design de PCB

2.1 Colaboração entre domínios: Mecanismo de planejamento síncrono para PCB e IC

O cerne da integração heterogênea reside na correspondência estreita entre PCB e IC, exigindo um fluxo de trabalho colaborativo de “alinhamento inicial – compartilhamento de dados – otimização dinâmica.”

Colaboração de mapeamento de pinos
Na fase inicial de um projeto, sincronizar Definições de pinos IC com requisitos de roteamento de PCB para garantir que as direções de E/S e locais de interface de alta velocidade correspondam ao plano de empilhamento de PCB, evitando a redefinição posterior do pino.

Ferramentas de sincronização de dados
Use plataformas de colaboração dedicadas, como Cadence Allegro Co-Design e Mentor xpedition para permitir a troca de dados em tempo real, como desenhos de pacotes, conexões de energia, e almofadas térmicas, suportando atualizações bidirecionais.

Adaptação de stack-up e arquitetura de chip
Projete o Estrutura de empilhamento de PCB com base na rede de energia IC e nos requisitos da camada terrestre, otimizando a indutância do caminho de retorno de energia. Tecnologias como microvias via-in-pad e microvias empilhadas pode ser usado para obter interconexões compactas.

Caso prático
UM 32-módulo RF do canal 5G adotou uma solução de integração Chiplet. Através da colaboração inicial entre o design de PCB e IC, o mapeamento de pinos de chips de memória (nós de processo avançados) e chips analógicos (nós de processo maduros) foi bloqueado antecipadamente.

O empilhamento de PCB foi projetado como um 12-estrutura de camada HDI, usando tecnologia de microvia empilhada para alcançar distribuição de energia de baixa indutância dentro de um 1.2 espessura da placa mm, reduzindo a perda de inserção de sinal por 15%.

2.2 Colaboração entre ferramentas: Integração Perfeita do ECAD / MCAD / EDA

Romper as barreiras das ferramentas é fundamental para melhorar a eficiência da colaboração. Os esquemas de colaboração de ferramentas para cenários de integração heterogêneos são os seguintes:

2.3 Colaboração em equipe: Gerenciamento Modular e Controle de Versão

Estratégia de decomposição de tarefas
Divida as tarefas de acordo com o fluxo de trabalho completo:
Definição de interface IC → Projeto de empilhamento de PCB → roteamento de alta velocidade → verificação de simulação → adaptação de fabricação, definir claramente as responsabilidades das equipes de IC, Equipes de PCB, e equipes de simulação.

Sistema de controle de versão
Adotar Cofre + Sistemas PLM arquivar centralmente arquivos de definição de pin, esquemas de empilhamento, dados de roteamento, e relatórios de simulação, suporte ao rastreamento de alterações (Por exemplo, REV_A04) e detecção de conflitos.

Mecanismo de comunicação em circuito fechado
Estabeleça um processo de solicitação de mudança → revisão entre equipes → execução → verificação, acionamento de notificações por meio de plataformas de colaboração para evitar desvios de informações causados ​​pela comunicação verbal.

2.4 Colaboração baseada em simulação: Garantia de desempenho abrangente

Sistemas de integração heterogêneos exigem colaboração de simulação mais rigorosa, cobrindo sinal, poder, térmico, e dimensões de fabricação.

Simulação de integridade de sinal
Baseado nas características do driver IC e modelos de impedância, simular reflexão e diafonia em linhas de transmissão de alta velocidade, otimizar a correspondência diferencial de comprimento de pares e via geometria, e eliminar stubs de sinal.

Simulação de integridade de energia
Modele o Rede de distribuição de energia (Pdn), otimizar desacoplamento da colocação do capacitor e espessura do cobre, controlar queda de tensão e ondulação de corrente, e reduzir o ruído de comutação simultânea.

Colaboração em simulação térmica
Baseado em mapas de potência de chip, simular a distribuição de temperatura do PCB. Melhore a dissipação de calor através vias térmicas, dissipadores de calor, e seleção de materiais (como materiais dielétricos de baixa perda) ao combinar o coeficiente de expansão térmica do chip.

DFM verificação de simulação
Sincronize as regras do processo de fabricação com antecedência (como Laminação HDI e controle de profundidade de microvia) para garantir a compatibilidade do layout com os processos de produção em massa e manter o rendimento.

2.5 Colaboração na cadeia de suprimentos: Da seleção de componentes à fabricação

Construção de biblioteca de componentes compartilhados
Integrar 3Modelos D, parâmetros elétricos, e informações da cadeia de suprimentos (inventário, tempo de espera, componentes alternativos) para batatas fritas, conectores, e substratos para permitir acesso sincronizado por equipes de IC e PCB.

Gerenciamento colaborativo de BOM
Sincronizar Dados da BOM em tempo real durante o processo de design e coordenar com os departamentos de compras para evitar escassez de chips e confirmar antecipadamente a compatibilidade de componentes alternativos.

Colaboração do lado da fabricação
Confirmar materiais de substrato (como substratos HDI e materiais dielétricos avançados), processos de empilhamento, e precisão de perfuração com os fabricantes de PCB antecipadamente para garantir que o projeto atenda aos requisitos de produção em massa.