Cadence解决方案助力高性能传感器封装设计

本文翻译转载于：Cadence Blog

作者：Vinod Khera

在技术和连通性主宰一切的时代，电子和机械设计的融合将彻底改变用户体验。独立开发器件的时代已经过去；市场对创新、互联产品的需求推动了业内对协作方法的需求。随着电子系统变得越来越复杂，设计人员面临着艰巨的任务：要确保系统的安全、高品质，还要在第一次交付时就要达到要求。要完成这个任务，离不开电子（ECAD）和机械（MCAD）设计以及整个价值链中其他关键功能之间的协同作用。试想一下，要制作一个既紧凑又可靠的传感器，同时遵守严格的性能标准，将会面临哪些挑战？如今的设计师需要这样的解决方案：能支持他们轻松驾驭这个包罗万象的设计流程，在每一步做出明智的决策。

是否有一种解决方案可以让设计师探索不同的设计方案，分析设计变化的影响，并做出明智的决策，最终达成预期成果？

Cadence 与 Dassault Systèmes 联手提供了一种变革性的产品生命周期管理方法。本文重点介绍通过Cadence和Dassault Systems平台的集成，使用Allegro X的电子设计人员与3DEXPERIENCE平台的用户（如 MCAD SOLIDWORKS 和 CATIA）之间如何实现顺畅协作。

本文节选自 Dassault Systèmes 的 Dinesh Panneerselvam 和 Cadence 公司的 Steve Durrill 在CadenceLIVE Silicon Valley 2024 演讲「1」期间进行的演讲。

工程设计挑战的新时代

从系统级芯片（SoC）到系统级封装（SiP）再到堆叠封装（芯粒），芯片封装变得越来越复杂。随着封装密度的增加，管理热以及热剖面或热问题势在必行。

此外，随着系统复杂性的增加，设计人员需要满足苛刻的性能要求并确保结构可靠性。团队彼此孤立、单独处理功能、物理和制造设计的要求导致数据存在于不同的孤立数据库中（EDA、机械设计和 MEMS），这是效率低下的主要原因。

孤立的数据库可能进一步导致数据丢失，延长开发周期。为了与时俱进，及时缓解这些问题，行业需要一个全面的解决方案，既能满足性能规格要求，又能满足严格的时间限制。

解决方案：

从 2D 平面工程工作流到 3D 模型工作流的过渡

为了应对上述挑战，行业需要一个基于模型、模板驱动的管理工程工作流，内置多物理场、多尺度分析和完整的系统可追溯性。Cadence 和 Dassault Systèmes 提供了一个解决方案，将电子、机械、软件和系统工程等多个学科结合在一起。

要创建与其他系统无缝协调的复杂产品，这种多学科方法至关重要。3DEXPERIENCE 平台提供了一种全面的产品设计定义，所有不同的实体（要求、功能、逻辑和物理）存在于同一个系统中，在相同的数据模型上运行，并且可以相互通信。这种基于模型的系统工程（MBSE）方法可确保（在其中任何一个实体发生任何更改时）所有实体都是同步的，因为系统向所有实体提供相同的数据。例如，如果产品结构发生了变化，它将自动对是否能满足要求的问题提供正向反馈。同样，一切都由工作分解结构（WBS）管理，所有数据结构都是彼此连接的。

案例研究：

EDA 集成/ MEMS 传感器设计

Dassault Systèmes 团队展示了一个用例，呈现了他们与 Cadence 合作设计压力传感器的过程。通过实时连接各种数据库，目标是在 3DEXPERIENCE 平台上创建一个数据模型。

除了使用孤立的数据库之外，他们还指出，基于文件的工作流、耗时的工作流以及仿真难以重用和普及导致了可追溯性不足，这是效率低下背后的主要原因。设计与仿真的无缝协作能够使用户实时观察任何更改对系统的影响。

例如，假设在 SOLIDWORKS 中创建 MCAD 设计，在 Allegro X 中创建电子设计。在这种情况下，所有内容都汇聚在 3DEXPERIENCE 平台上，并且包含单项数据，任何更改都可以实时反馈。3DEXPERIENCE 平台允许设计人员使用需求驱动的验证。

这提供了在平台上本地安装的多物理场求解器内核，使设计迭代变得更快、更简单。新的验证流程也加快了设计探索过程。

Allegro X Pulse

Cadence 的 Allegro X Pulse 是 IC 封装和 PCB 数据平台的核心和灵魂。它能存储和管理所有设计、库和 ECAD 模型。Allegro X Pulse 可为设计人员管理数据，构建 IC 封装或电子系统，同时支持实时协作。Allegro X Pulse 可以连接 ECAD 和 MCAD 两个领域。

所有流程都是透明的，IC 封装或 PCB 设计人员不必担心不必要的步骤。它在后台完成。利用 3DEXPERIENCE 平台，我们无需手动导出设计数据。

总结

随着业内产品的互联特性和自主性增强，必须弥合 CAD 与 EDA、MCAD 或 ECAD 之间的差距。两家公司开创性地合作利用了Cadence Allegro X Design Platform和the Dassault Systèmes 3DEXPERIENCE平台，旨在优化机电系统建模、设计、仿真和产品生命周期管理的整个价值链。这个联合解决方案使各个公司能够专注于复杂的互联电子系统中的多学科建模、仿真和优化。利用这个新的多物理场和多学科解决方案，客户可以加速端到端系统开发过程，同时优化设计的性能、可靠性、可制造性、供应弹性、合规性和成本。