更好、更快、更便宜，是電子設計師和開發人員的一致目標。虛擬設計是實現三「更」的關鍵，但其正面臨著新的挑戰。

這是一個現實的問題，畢竟我們生活在一個由利益驅動的世界。每次設計返工的平均成本約8,929美元，因此「確保首個原型發佈即可成功」必須位於KPI列表中。可以想像，為了達成這一目標，必定制訂了非常緊湊的排程。召集不同領域的設計師並行工作，力求更快的解決問題。

圖一 : 更好、更快、更便宜，三者並非互相對立。

事實上，通過虛擬裝配產品的機械外殼和PCB電路板，通過自動化設計規則對間隙進行檢查，產品將會更加精確，同時還能減少印刷以及切割紙模的需要，節省時間和金錢。然而，Aberdeen集團的研究顯示，僅僅管理ECAD/MCAD的資料完整性，就花費了工程師26%的時間。

版本控制，助一臂之力

管理ECAD和MCAD設計資料的痛點之一，就是要保持兩邊的設計同步，確保PCB設計人員使用的是最新機械模型。

一個正式的自動化版本控制系統，如Subversion的免費開源解決方案，可以與設計環境相連，成為工作流程的一部分。該系統可提供兩大好處。其一，也是最明顯的一點，可以確保使用的是最新版本檔。通過適當的整合，設計工具能第一時間告知是否對儲存庫進行了同步。其次，所有更改都能記錄並跟蹤，包括：日期和標記時間，誰做過修改，擇其進行評論。如此一來，可以確保設計師處理的是最新檔，並且所有檔都是完整的。

更好的3D模型

虛擬設計，即在電子行業所謂的「虛擬樣機」，幫助在虛擬環境中對於完整設計進行模擬並測試，從而保證之後的物理樣機能夠正常工作。使用詳細的元件和外殼STEP模型來取代大概的外框，可以大為提升準確性。

和ECAD不同，MCAD擁有更多開放標準。該行業的所有主流公司─例如Dassault SolidWorks、Autodesk Inventor、Siemens Solid Edge等都支持最常見的功能：3D模型的導入、STEP和IDF。這使ECAD能更容易導入 MCAD資料。隨著MCAD工具高精確度、可讀性3D模型的運用，可以自訂電路板外殼的確切尺寸和形狀，進一步提升生產力。

為了進一步減少對紙模的需求，設計工具需要支援所有計劃在設計中使用的技術。針對有限的電路板空間，軟硬結合設計應運而生。除了減少電路板尺寸以滿足產品外觀的小型化，利用軟硬結合電路，還可以減少互連線路和焊接需求，降低製造成本，提高利潤額。

更好的3D整合

即便如此，在匯出和導入的過程中仍然容易出錯，而且很耗時間。將工具需要和變更一起，在任意給定區域完美無縫地結合，並實現自動驗證。現在，原生態3D PCB設計已經實現。在原生態3D PCB工作流程中，ECAD和MCAD工具即時進行雙向連接，外殼上的變更能立即在ECAD中反映出來，這樣就不必再導入和匯出超大的STEP檔。

由於無需導入和匯出，現代設計工具可以進一步提高生產效率，通過STEP模型和版本控制降低出錯率。

圖二 : 先進的ECAD/ MCAD集成，支持流行的MCAD工具，例如3D PCB設計環境中的SolidWorks，無需再進行導入/匯出。

全面整合的工作流程

回顧整個設計過程，導入和匯出總是不理想。包括了原生態3D PCB的先進設計工具，也應成為整個設計工作流程所需。使用先進的設計工具，更換FPGA器件時與在原理圖上操作一樣易如反掌，將其放置在PCB上，執行自動引腳交換與走線，並將結果返回到FPGA設計。若想充分利用虛擬設計能力，使用工具必須支援上述所有方式，這樣才不會影響生產效率。

現在，節省了時間，解決了問題，對於設計功能已經有了足夠的信心，接下來就是設計師的本職工作，專注產品的差異化與可行性。

（本文作者Darin ten Bruggencate畢業於Nihon大學的設計專業，擁有EDA背景，曾服務於日本的HA/DR組織。目前在Altium聖地牙哥分公司負責產品行銷）