【技术干货】如何减少设计迭代和产品上市时间，并大幅提高可靠性？

那么其他受益于高可靠性但关注重点不相同的应用呢？——对于任何产品或者系统，可靠性都至关重要。

尽管 ECAD 系统目前还没有一个完整的工具集涵盖所有可靠性标准，但 Altair 已经提供了一个基于物理的分析平台，将 ECAD 和 MCAD 关联，以确保 PCB 板时序、性能、合规性和可靠性符合要求。

Altair® PollEx™集成了业内主流的 ECAD 设计套件及其文件类型，可提供PCB验证、热评估、制造设计（DFM）检查、先进的电气和机械仿真以及详细的性能分析等功能。

其结果涵盖了完整的集成 PCB 系统验证和仿真环境，有助于快速识别错误，以在产品生产前构建一个强大的前期设计。在深入了解该软件及其功能之前，我们来谈谈可靠性为什么如此重要。

当今世界有许多由于可靠性问题导致不良后果的例子，例如汽车、医疗和消费电子等多个行业由于产品的可靠性差或者故障导致的产品召回。这些召回的产品不仅会对设备和人员造成伤害，而且会对制造商的业务和品牌声誉产生严重影响。

这些行业的质量保证各不相同，尽管某些政策和程序可能在产品开发过程中已经执行到位，但拥有可靠性设计（DFR）的思维和一套工具/资源可以大大降低现场故障的风险，同时提高设备的鲁棒性。

通过广泛的前期测试和故障分析（以及收集到的现场数据），某些函数如韦伯分布，可以用来帮助描述故障特征以及发现设计早期容易出现的故障（也许包含有缺陷的项目）、基于环境或基于外部设备的故障，或导致产品寿命终止的故障，如磨损。对关键应用中使用的重要产品进行风险评估，也可以帮助设计人员在设计早期识别和解决可能出现的问题。

无论在何种情况下，使用工具帮助提高可靠性都会大大增加产品成功的机会。

PollEx 是 Altair 推出的一款软件，提供PCB查看、分析和制造协助功能，旨在大幅缩短开发周期，同时为原理图/PCB工程师和制造人员提供一个通用的应用程序。

该软件与许多主流的 ECAD 系统兼容，如 Altium、Cadence、Eagle 和 Mentor Graphics。在 PollEx 中导入 PCB 设计后，用户可以进行 PCB 设计审查、分析、基于规则的验证和制造评估（见图1）。

图1：基于规则的验证工具 PollEx DFM

PollEx 具有导出功能，可生成与物理仿真器和生产线机器兼容的数据，这有助于提供额外的设计支持，并提高PCB制造、装配和现场测试的效率。

PollEx 可帮助确定电子设计中影响制造和生产的错误，同时也有助于发现电磁干扰（EMI）、电源/信号完整性和静电放电方面的潜在问题。这些问题可能在认证过程中发现，如果出现在现场中则影响更加恶劣。

PollEx 还可以与 Altair Feko 一起使用，对详细的系统级 EMI 和电磁兼容性进行分析，这对消费品的产品设计是有帮助的。

值得注意的是，Altair 的仿真环境是一个模型解决方案，包括机械疲劳分析、计算流体力学等。它可以和 PollEx 一起使用，提供一个完整的设计方案（见图2）。

图2：完整的电子系统设计验证

Altair 其它产品与 PollEx 联合使用进行PCB仿真

统一零件库包含的文件称为“统一零件文件（unified parts files）”，可以根据其相应的封装检查引脚的有效性，同时确保所有参与项目的工程团队拥有相同的关于PCB物理特性的数据，包括物理、逻辑、热、电气和装配属性，这些数据都保存在相同的地方。

PollEx PCB Modeler（图3）可查看原理图设计，2D 或 3D 的实际 PCB 层级结构，并创建元件和 BOM 清单。除此之外，还具有可视化、搜索、浏览、测量、标红、比较、共享、查看焊盘/过孔、查看网表和其他文档相关的功能。

图3：PollEx PCB modeler比较不同的PCB设计

所有这些功能都可与 Altair 其他仿真产品相关联，包括热分析（传导、对流和辐射）和结构分析（跌落测试、振动、弯曲和焊接疲劳）。图4展示了一个 PCB 热分析的例子，同时还有一个详细的图表显示了 PCB 中哪些热特性被检查。

图4：Altair 的 PCB 热分析和 PCB 热特性图

此外，Altair Embed 工具可用于为嵌入式系统的固件建模，包括模拟和数字通信、电机控制、物联网设备和视觉系统。

通过 Embed，设计者可以使用框图和状态图来分析和仿真自己的代码，然后自动生成紧凑、优化的代码以便在更广泛的微控制器上运行，这属于硬件验证的数字补码。

三星 SDI（三星旗下专门从事电池技术的业务部门）最近采用 Altair PollEx 进行从数字显示控制电路到电池控制电路的转换。这一变化需要将重点放在现有和新产品的 PCB 设计审查和验证上，保持集中管理的设计规则和用户环境。

在对 PollEx 软件进行评估后，三星设计师开始将 PollEx 整合到他们的设计中，同时将不同地方的 PCB 设计师、硬件工程师、测试工程师和制造工程师关联起来（见图5）。

图5：三星 SDI 协作环境概览，包含 PCB 验证功能

在不同的远程地点（无论目前使用的是何种 CAD 系统），根据一组核心设计规则和验证规则检查设计对应用至关重要。Altair 与三星紧密合作，确保 PCB 验证的顺利通过。

不同工程师使用PollEx的工具集审查 PCB 设计，同时进行远程协作，在两个月的时间里将设计迭代次数从20次减少到9次，修改检查次数从6次减少到3次，这为三星SDI每年节省将近600万美元。

现在 PollEx 被用于标准 PCB 设计审查流程，在 PCB 设计早期阶段检测由于制造可能产生的故障。

随着 PollEx 的用户群体不断增长，Altair 的软件也朝着 "数字孪生"解决方案的方向发展，即以实时、数字的形式虚拟呈现一个流程。该方法的目标是持续改进产品设计过程及其生命周期。

Altair Activate 是一个多学科的系统仿真工具，它融合了物理和数据驱动技术，以支持产品整个生命周期的优化。这项技术可以在真实的 PCB 上模拟软件，展示软件和可靠性之间的密切关系。它还可以帮助固件和软件开发人员更多地了解 EMI（或其他环境变量）及其与嵌入式代码的关联。

总之，PollEx 在韩国已经拥有强大的客户群和领先的地位，包括三星和LG等顶级企业。PollEx 可与 Altair广泛的产品开发套件的其他部分集成，提供一个广泛的问题解决工具集，同时保持与业内主流的 ECAD 和 MCAD 平台兼容。

历史表明，将一个想法引入生产通常需要12次设计迭代，在此过程中，前期的仿真和详细的设计验证有助于在生产前发现问题。

使用 PollEx（和其他相关的Altair 解决方案），设计者可以大大减少设计迭代和产品上市时间，同时增加产品可靠性和整体成功的机会。