序

利用全面的PCB设计和分析技术，增强中国电子行业竞争力

PCB(印刷电路板)是现代科学最重要的发明之一，但是PCB设计却是起源于在绘图桌上的手工制作。经过不断地反复试做与演进，计算机辅助设计（CAD）专用设备问世，软件不断地更新，但是因为最终产品越来越复杂，PCB设计的难度从不曾下降，而设计和制造领域各自为营的工作方式，也造成各个环节的孤立与分离。

1981年，一家真正洞悉未来设计发展走向的公司问世，这个局面才被打破。明导公司(Mentor Graphics)致力于推动电子设计自动化，现在也成为EDA(Electrical Design Automation)领域的领头羊。作为PCB系统设计领域的技术领跑者，为了应对日趋复杂的电路板、封装等PCB设计领域面临的挑战，明导公司在PCB设计软件的研发投入非常之高，并且不断推出先进的技术和产品，推出一系列可扩展设计解决方案，不但缩短了设计时间，而且降低了设计成本与风险。

明导公司面向产品设计的全流程来研发软件工具，从原理图设计、布局、布线，直到仿真、制造，都同时考虑进来，并且专注于流程整合与数据交换。最终可以帮助客户以公司的知识产权管理作为核心，展开自顶向下的模块化设计与设计重用。

十年前明导公司就开始将PCB工具从桌面的单人工具向系统级PCB设计流程推动，而PCB设计软件一直是Mentor Graphics 公司支柱之一，全球市场份额一直维持在第一位，尤其是在电子系统设计最核心的四大领域占据了绝对优势：

（1） 产品知识数据管理与ERP(企业资源管理)或是PLM(产品生命周期管理)接合；

（2） PCB Layout (Schematic, Placement, Routine)；

（3） PCB高速信号分析 (High Speed Simulation)；

（4） 以及PCB 生产制造分析与管理。

明导公司近年来一直推动“从工具应用迈向价值链集成”的工作方法。这样的方法已被证明能对企业真正产生帮助，而且与组织分工相结合。

1. 整合式系统平台

传统上，PCB 相关的EDA工具被视作单一工具，仅小规模应用于电子相关的工程师群组之中，但是如何简化工具之间的相互信息传递，减少沟通的时间与成本就成了重要课题。明导公司领先业界将客户需求、系统规划、硬件设计、布局布线、设计限制、仿真调研、制造可行性、元器件管理等整合在一个平台。纵向上，上游IC设计公司可以和下游PCB板厂紧密结合，横向上，帮助部门内部同步工作或是跨部门机构进行协作，系统与系统整合交换数据(PLM/ERP/Supply Chain)，这些独特的能力很快就能够让企业流程产生质的变化。

2. 推动协同综合效益

要实现前沿设计，下一代PCB系统技术必须继续发展，满足跨领域专业知识的要求，并扩大团队协作;  设计复杂的PCB系统需要设计团队的齐心协力，也需要借助于企业的知识产权，例如基于公司或是产品级别的元器件库的优选件推荐，以及可自由定义从原理图出发的线路布线关系的重用设计。要支持这样的用户需求，需要针对PCB设计流程进行数据管理优化，并且强化工具本身的基础结构。明导公司现在的解决方案就能够将全球多重库进行单一化与同步，并且能与PDM(产品数据管理)结合进行工程变更管理(Engineering Change)，或是将过程设计(WIP, Work In Progress)纳入管理。这一解决方案专注于部门与部门、功能与功能的协作，可以成为企业协作的新标准。

3. 需求拉动式阶段推动方法

新系统与新工具的引入，是企业规划中最有争议性与最有潜在风险的地方。如何无风险地引入新工具，同时兼顾数据与流程的转移，一直都是明导公司的强项。利用工作方法论、客户需求和急迫性，逐步进行工具训练、知识转移、数据迁移、界面交互到流程切换，再加上风险管理与质量控制，以及对于企业负责任的引导与防护，则大部分的风险都可以事先规避。明导公司是最早进入中国的EDA系统商，在中国支持跨国公司的本地化，本地公司的国际化方面有丰富的经验。我们也一直和国家科研机构及高校进行紧密合作，在工具引进流程优化、数据转换、人员学习计划实施、加快学习曲线等方面有大量的积累。明导公司目前拥有中国最大的系统级设计工具的技术支持团队，也有完整的售后技术服务团队，重点支持使用中文的客户群。

4. 价值链加成工作方法

产品设计有三个最重要的价值链，分别掌握工具与数据流的结合后对于企业能产生巨大的综合效益:

（1） 需求、产品到市场的价值链： 明导公司近年将目光从工具向上提升到流程的结合，最新的趋势是利用标准化的工具检查方法使得工程师能及早确定设计符合规范，早期预防后端的可能的错误。

（2） 芯片功能、设计能力到制造能力的价值链： 今天所有的设计都围绕主动器件也就是芯片来工作，而芯片还不能单独工作，所以从芯片的设计、封装到器件的连接如果能和上游共同紧密合作，对于产品功能的设计与空间规划的优化都有比较好的综合效益。

（3） 多功能多学科综合管理： PCB设计不再是单独学科能够独力完成的，PCB设计也不限于单板单芯片的独立功能，多板系统需要从系统的高度管理多项计划，包括: PCB多板管理、系统需求跟踪、三维系统装配、系统级信号完整性仿真(多板信号完整性仿真)、线束管理、软件管理、多平台工具集成(机构、电子、软件、热管理)，这些都是今天重要的议题。

明导公司推出的解决方案让企业有机会提早与上游共同规划产品功能，与下游共同工作，减少沟通成本，增加企业竞争力。

获悉奥肯思公司的高级工程师黄捷等的《Mentor Graphics高速电路板设计——基于Expedition Enterprise》图书即将完稿出版，我感到非常高兴。

如同前面所提到的设计挑战： 电子产品越来越复杂，而系统性能方面的要求却在不断提高，小型化、高可靠、低成本、更短的产品上市周期以及更快的产品更新换代。为了提高机械电子产品设计的整体应用水平，用先进的电子设计手段迎接市场竞争的挑战，必须推广普及成熟的高端FPGA系统，复杂程度较高的PCB设计系统，高速电路仿真分析和数模电路设计分析等，在设计环境中引入EDA的仿真和验证，实现设计电路的性能评估和优化，同时形成工程图纸、项目设计数据等规范化管理。为了满足这些需求，Mentor Graphics 推出了高度集成化、协同化、智能化的完整电子系统设计平台——Expedition Enterprise，现在已经是第7.9版，已经证明能协助客户从容解决各种设计挑战。

作为一本介绍Expedition基础技术的书籍，它的出版可帮助广大电子设计师掌握Mentor Graphics 最新的PCB设计方法和技术，快速将Expedition Enterprise应用到实际电子产品研发，意义重大。在此我对黄捷等所有作者和参编人员表示诚挚的感谢！

Mentor Graphics公司全球副总裁兼亚太区总裁

2014年1月

前言

进入21世纪，中国电子行业的发展突飞猛进，不仅产品设计复杂程度不断提高，同时管理规模也逐渐增大。EDA技术贯穿整个电子设计流程，从IC加工到整机的可靠性分析，从电缆仿真到SoC设计，每个领域都有EDA的身影。EDA技术作为电子设计中不可分割部分，已经成为电子设计工程师必备技能之一。

由于工作的关系，笔者经常与国内的电子设计工程师进行交流，很多人问： 什么软件才是全世界最强大的PCB设计工具？

进入EDA行业以来，笔者接触Mentor Graphics公司的PCB和系统仿真设计软件多年，对其特点和功能有比较全面的了解。作为全球最大的系统级EDA厂商，Mentor Graphics公司在新技术研发上的长期大量投入，不断创新的EDA工具得到了国际国内电子研发企业和设计人员的广泛认可，其全流程设计工具可以帮助设计师快速高质量地完成电子产品设计，所以笔者也将它推荐给所有关注流程、效率、质量和协同设计环境的工程人员使用。其中Expedition Enterprise系列产品集成了Mentor Graphics公司的最新技术，可以说是业界最强大的PCB设计仿真工具。

十几年前当笔者刚从学校毕业进入工作岗位时，第一次接触的EDA工具还是在工作站上才能运行的大型PCB设计软件，而现在已经有EDA公司开始通过iOS或者Android平台发布EDA工具或者辅助App。也许不久的将来，我们能够像电影《钢铁侠》中的Tony Stark一样，只要用手在空气中作出各种动作，就能够控制和操作EDA软件，快速直观地完成电子产品设计！

有些电子工程师说： Expedition Enterprise功能很多，“高端大气上档次”，但是属于“高富帅”类型，不知道如何入门，而且在市面上比较难于找到一本能够从操作入手，深入浅出的操作指南。诚然，由于Expedition Enterprise主要应用于企业级电子研发企业和大型科研院所，通常都是通过系统专业化的培训来掌握其使用和操作。为了能够更好地普及Expedition Enterprise，笔者和同事们根据多年培训和使用经验，编写了这本覆盖了软件基本操作和高级应用的书籍，希望能为更多的电子设计工程师提供学习指导和帮助。

《Mentor Graphics高速电路板设计——基于Expedition Enterprise》一书由笔者和AcconSys(奥肯思)公司几位同事合力完成，其中第1~3章、第11章为黄捷编写； 第4~6章为刘丹编写； 第7~10章为陈骁编写； 第12、13章为曾海青编写； 第14~16章为李帅编写； 附录A~C为李扬编写。

本书的出版得到了Mentor Graphics 公司中国区大学计划经理向进、清华大学出版社盛东亮编辑的支持和帮助，以及AcconSys(奥肯思)公司多位同事的帮助，在此一并表示感谢！由于EDA技术发展迅猛，而笔者水平有限，书中难免存在疏漏，欢迎读者批评指正。

黄捷2014年1月