Diseño de PCB: diseño de pcb y circuitos impresos

El diseño de PCBs -que es cada vez más el diseño de sistemas de PCB - se enfrenta al reto constante de alimentar y refrigerar adecuadamente una nueva generación de circuitos integrados cada vez más complejos y rápidos. Mientras tanto, tiene que encaminar y preservar la integridad térmica de cada señal de alta velocidad entre los circuitos integrados de una placa.

Los retos, y por tanto la tecnología para diseñarlos y analizarlos, deben abarcar todas las placas de un sistema y estar sincronizados con los sistemas mecánicos pertinentes. Cada vez más, los equipos de diseño deben suministrar placas electrónicas cada vez más complejas y sistemas electrónicos interconectados con el mejor rendimiento de su categoría al menor consumo posible, y hacerlo en plazos de comercialización cada vez más cortos.

Pero los retos no se limitan a la complejidad del diseño y los plazos de comercialización. Las tecnologías de Siemens Digital Industries Software permiten a los clientes abordar eficazmente -con un mínimo de revisiones o giros- las complejidades del producto, la organización y el proceso que a menudo impiden a las empresas entregar a tiempo las placas de circuito impreso y los sistemas electrónicos interconectados.

Estas tecnologías son los flujos de diseño Xpedition Enterprise y PADS Professional y las suites de análisis, estrechamente integradas con la primera, HyperLynx y Valor NPI.

A la hora de elegir el mejor software de diseño de PCB, dos nombres destacan en el mercado: Xpedition Enterprise y PADS Professional, ambos desarrollados por Siemens EDA. Estas herramientas son famosas por su fiabilidad y potente funcionalidad, lo que las hace ideales para diversas necesidades de diseño electrónico.

Xpedition Enterprise es la solución perfecta para grandes empresas y equipos de desarrollo que trabajan en proyectos complejos a gran escala. Este software ofrece un completo conjunto de herramientas avanzadas que facilitan la gestión de proyectos intrincados, mejorando la eficacia y la colaboración entre los miembros del equipo. Gracias a sus capacidades de simulación y verificación, Xpedition Enterprise garantiza que cada proyecto se realice con la máxima precisión y calidad.

Por otro lado, PADS Professional destaca por su interfaz fácil de usar y sus potentes herramientas de diseño, que lo hacen ideal tanto para diseñadores individuales como para pequeños equipos. Este software combina facilidad de uso con funcionalidad avanzada, lo que permite a los diseñadores crear placas de circuito impreso de alta calidad sin tener que enfrentarse a una pronunciada curva de aprendizaje. PADS Professional es perfecto para quienes buscan un equilibrio entre facilidad de uso y potencia, ofreciendo herramientas de diseño que pueden ser utilizadas por cualquier persona, desde principiantes hasta expertos.

Para una diferenciación más eficaz del producto, una mayor rentabilidad y un tiempo de comercialización más rápido a través del Diseño de PCB son necesarios cinco elementos de transformación:

1. Diseño multidominio integrado y optimizado digitalmente
2. Ingeniería de sistemas basada en modelos (MBSE)
3. Verificación guiada por prototipos digitales
4. Capacidad, rendimiento, productividad, eficacia
5. Fuerza y credibilidad del proveedor

Las empresas necesitan elegir un entorno de diseño de PCB que no sólo se adapte a la complejidad del diseño, sino que también facilite un Hilo Digital que permita a los equipos de diseño y producción mantenerse al día sobre el estado del proyecto y colaborar globalmente en todas las áreas de ingeniería.

Un Digital Thread entre diseño y producción permite a los equipos de diseño y producción colaborar mejor para acelerar el proceso de diseño y minimizar las repeticiones. Para agilizar la transición a la producción es necesario compartir un conocimiento exhaustivo del producto y un acceso temprano a los datos posteriores. El uso de una plataforma integrada digitalmente ayuda a los equipos a desarrollar una lista de materiales multidominio completa y precisa que las empresas pueden integrar fácilmente con una amplia variedad de otras aplicaciones empresariales. Los equipos de diseño también pueden desarrollar plantillas que ayuden a los equipos de toda la empresa a reutilizar las mejores prácticas y aplicar estándares.

Para facilitar una mentalidad de sistema de sistemas, muchas empresas de sistemas están recurriendo a la Ingeniería de sistemas basada en modelos (MBSE), en la que los subsistemas de los dominios eléctrico, mecánico y de software -incluido el diseño de PCB- se modelan funcionalmente y se unen en un Digital Twin completo en el nivel de arquitectura de sistemas antes de que comience el diseño.

En una metodología MBSE, las arquitecturas de los subsistemas electrónicos se extraen y comunican como listas de funciones, que luego se utilizan para guiar la definición del sistema electrónico con las configuraciones adecuadas.

Al principio del proceso, los diseñadores del sistema definen todas las interfaces externas para el cableado y el diseño de los cables. Los componentes electrónicos, definidos mediante el diseño de placas de circuito impreso, se colocan posteriormente en sus correspondientes implementaciones lógicas y físicas.

El Digital Twin permite a los ingenieros empezar a trabajar en compensaciones en diferentes dominios a un nivel funcional, al principio del ciclo de diseño. Cada una de estas compensaciones puede repercutir en cada uno de los ámbitos individuales. Por lo tanto, cuanto antes pueda determinar qué compensaciones funcionan mejor para el producto en su conjunto, mejor será el producto. Además, al observar todo el sistema desde una perspectiva de sistemas basada en modelos, los equipos no solo pueden considerar las compensaciones eléctricas y funcionales al comienzo del ciclo de diseño, sino también las compensaciones del producto que pueden basarse en aspectos como el peso, el costo o incluso los componentes disponibles.

Para reducir el tiempo de comercialización y maximizar la rentabilidad, los equipos de diseño realizan análisis durante el proceso de diseño en ciclos iterativos y cortos. Este enfoque es preferible a realizar el análisis sólo después de haber completado el diseño o en el laboratorio tras el montaje de un prototipo físico de la placa o el sistema. Entornos como Xpedition permiten a los equipos de diseño realizar análisis de forma iterativa y crear un prototipo digital de sus sistemas para analizarlos mucho antes. Herramientas como PADS Professional permiten a los pequeños equipos de diseño de PCB hacer lo mismo.

Además, disponer de un sistema completo no sólo permite ciclos iterativos localizados para un correcto diseño por construcción, sino que también facilita un análisis exhaustivo del sistema. En el entorno actual, ya no es posible analizar sólo las partes individuales de un proyecto fuera del contexto de todo el sistema. El rendimiento debe analizarse y verificarse a nivel de sistema más amplio, desde el modelado electromagnético 3D de estructuras de diseño complejas hasta la creación de modelos digitales multisustrato a nivel de sistema que alimentan el análisis de señales a nivel de sistema con capacidad de potencia. La integración de silicio heterogéneo y el encapsulado avanzado de circuitos integrados (CI) requieren un análisis térmico a nivel de sistema, junto con un análisis concurrente, donde los efectos térmicos del CI en los encapsulados y la PCB correspondiente se modelan en el contexto de todo el sistema.

Las empresas que han tenido más éxito en la transformación digital eligen entornos de diseño de PCB que se adaptan al tamaño de su organización, los retos y las habilidades del equipo de diseño. Además, los entornos más sofisticados permiten a las empresas catalogar y explotar la reutilización de proyectos en toda su organización. En el ámbito del diseño de circuitos integrados, esto ofrece varias ventajas para la reducción de costes y del tiempo de diseño, permitiendo el desarrollo de diseños derivados en toda la organización.

Para emprender una transformación digital y seguir creciendo durante la misma para ofrecer innovación constante al mercado, es necesario asociarse con proveedores de confianza. Estos últimos no sólo deben ofrecer soluciones punteras para hoy, sino también formular nuevas formas de hacer que las empresas tengan más éxito.

Siemens y Var Industries son proveedores de este tipo. Podemos ayudar a las empresas a hacer realidad su transformación digital ofreciendo no solo una plataforma de diseño de sistemas de nueva generación, la más completa e integrada digitalmente del sector. También podemos ofrecer uno que funcione a la perfección con los flujos de producción, PLM y empresariales.