Couverture ElectroniqueS n°127

Les évolutions annoncées par Zuken, Cadence et Altium sur leurs outils respectifs de conception de circuits imprimés apportent de nombreuses innovations aux utilisateurs, afin de mieux gérer les problèmes liés aux cartes complexes actuelles. Les ingénieurs en charge de la réalisation des circuits imprimés actuels se heurtent de plus à plus à des problèmes de conception complexes liés à l'évolution des circuits intégrés. En effet, l'augmentation de la fréquence de fonctionnement des cartes, associée à la multiplication des paires différentielles et à l'explosion du nombre d'entrées-sorties des gros composants comme les FPGA, amènent des problèmes de routage et d'analyse de l'intégrité de signal que les outils de conception de circuits imprimés se doivent de prendre en compte. Ces derniers mois, Zuken avec son outil CR 5000 Lightning, Cadence avec son logiciel Allegro 15.2 et Altium avec son produit Altium Designer ont chacun apporté leurs réponses à ces préoccupations. Le japonais Zuken propose avec son produit CR 5000 Lightning, destiné aux cartes à haute vitesse, un nouveau logiciel de routage. La version 8.01 de ce logiciel, basé sur une logique de gestion permanente des contraintes, intègre notamment le concept d'« objets intelligents ». Ce qui signifie que l'outil est capable d'anticiper comment l'utilisateur souhaite router sa piste en fonction de son comportement. D'autre part, le logiciel gère la notion de gestion collective de pistes différentes, comme les bus ou les paires différentielles, en les considérants comme des objets à part entière (technique dite de Trunking). Toutes les interconnexions sont alors prises en compte de manière simultanée, facilitant le travail du concepteur. L'outil gère aussi les topologies de routage dites « en H » pour des circuits fortement contraints en termes de surface. Zuken a en outre introduit deux modules additionnels dans l'environnement CR 5000 Lightning. Le premier, Spacing Synthesizer, est dédié aux cartes qui supportent des circuits d'alimentation électrique avec des tensions supérieures à 60 V, et qui ont des contraintes particulières en termes de sécurité intrinsèque. Spacing Synthesizer affecte à des groupes de signaux, appartenant ou non à une même entité, des distances à respecter dans les trois dimensions de l'espace (sur chaque couche et entre les couches d'un circuit imprimé). Le contrôle des règles de conception (les DRC, Design rule checking) est alors généré automatiquement pour s'assurer, tout au long du travail de conception, que les distances entre les fils supportant les signaux spécifiés sont respectées. Des codes de couleur sont en outre générés pour chacun de ces groupes, au niveau de la schématique puis de l'outil de placement-routage, afin que l'utilisateur surveille en permanence l'évolution de la conception pour corriger les zones de conflits potentiels détectées par l'outil. Le second module, Circuit Adviser, est destiné à améliorer la vérification de la schématique sans avoir recours à une simulation de type Spice. Pour ce faire, le logiciel détecte des problèmes électriques au niveau du schéma en utilisant une bibliothèque de règles prédéfinies par l'utilisateur. En standard, Circuit Adviser effectue par exemple des contrôles de tension nominale, l'analyse des polarités d'alimentation, les problèmes de mise à la terre, etc. A noter enfin que plusieurs de ces innovations, notamment celles liées au routage, sont d'ores et déjà introduites dans le logiciel Cadstar de Zuken (distribué en France par la société Cadvision) destiné aux cartes de complexité moyenne. Des entrées multiples pour une même conception de circuit Enfin, Cadence, de son côté, vient de lancer sur le marché la version 15.5 de sa plate-forme de conception Allegro. Une des principales innovations de cette mouture est liée à l'environnement de développement baptisé Allegro Design Editor 620. Cet outil se présente sous la forme d'une interface similaire à un tableur, avec plusieurs feuilles de styles à partir desquelles le concepteur peut travailler à différents niveaux, tout en étant assuré de la synchronisation des tâches. Il a ainsi à sa disposition un éditeur de programme en Verilog, la schématique, la liste des composants et de leurs signaux associés et le gestionnaire de contraintes. Ce dernier constituant l'ossature du système de développement de la carte, puisque le logiciel de placement-routage guide ses actions selon les contraintes définies par l'utilisateur. Avec dorénavant la possibilité d'assigner ces contraintes simultanément sur plusieurs couches de la carte, ou la possibilité de maintenir une impédance sur une paire différentielle quelle que soit la largeur de la piste. Au rayon des nouveautés, on trouve en outre dans cette édition la possibilité de rentrer des règles complémentaires liées à la fabrication de la carte, comme les contraintes d'insertion des composants sur les machines. En temps réel, le concepteur est par exemple averti que la trop grande proximité entre composants enfreint les règles de fabrication du circuit. Côté intégrité de signal, le module Allegro PCB SI 630 (ex SpecctraQuest) s'enrichit de modèles pour le calcul du couplage des vias d'une carte, pour des transmissions série jusqu'à 1 GHz, une nouveauté importante dans le cas de paires différentielles qui traversent les couches du circuit. Autres apports : la possibilité de vérifier l'absence de signaux parasites entre des paires différentielles et des vias proches des fils ; l'analyse de la diaphonie entre paires différentielles positionnées dans deux couches adjacentes, ou encore la vérification de la position des capacités de découplage par rapport au circuit de fin de ligne d'une paire différentielle. A noter enfin que le logiciel Orcad, destiné à la conception de cartes de moyenne complexité (distribué en France par ALS Design), bénéficie des avancées technologiques d'Allegro, notamment celles qui ont trait aux règles de vérification (les DRC) et à la gestion des différentes couches d'une carte (propriétés électriques, épaisseur…).

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