德賽西威使用Xpedition DFM優(yōu)化汽車電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

德賽西威總部位于中國(guó)惠州，在德國(guó)、日本、新加坡、西班牙、美國(guó)等國(guó)家/地區(qū)設(shè)有研發(fā)分公司和子公司，是中國(guó)最大的汽車電子企業(yè)之一。德賽西威的核心業(yè)務(wù)主要集中在智能座艙、智能駕駛和智能服務(wù)三大先進(jìn)汽車電子領(lǐng)域的高效整合。憑借38年的專業(yè)積累，德賽西威在研發(fā)、設(shè)計(jì)、質(zhì)量管理和智能制造領(lǐng)域均有出色表現(xiàn)。

面對(duì)全球經(jīng)濟(jì)挑戰(zhàn)和激烈競(jìng)爭(zhēng)，德賽西威矢志不渝地將年收入的近 10% 投入到研發(fā)中。這項(xiàng)投資推動(dòng)了產(chǎn)品和技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，助力德賽西威躋身技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)行列。憑借領(lǐng)先的技術(shù)和安全可靠的供應(yīng)系統(tǒng)，德賽西威贏得了全球客戶的長(zhǎng)期信任，這些客戶包括吉利、理想汽車、豐田、大眾、沃爾沃等汽車制造商。憑借一貫的創(chuàng)新和市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)地位，德賽西韋連續(xù)多年榮登《汽車新聞》雜志全球汽車零部件供應(yīng)商百?gòu)?qiáng)榜，2024 年排名第 74 位。

業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)

? 應(yīng)對(duì)快速發(fā)展的汽車電子和智能駕駛系統(tǒng)的需求

? 設(shè)計(jì)周期更短，設(shè)計(jì)修改更頻繁

? 符合嚴(yán)格的電磁兼容性 (EMC) 標(biāo)準(zhǔn)

成功的關(guān)鍵

? 將自動(dòng)化 DFM 分析流程前移

?統(tǒng)一設(shè)計(jì)管理和驗(yàn)證

?推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新

?減少人為錯(cuò)誤，及早發(fā)現(xiàn) DFM 問(wèn)題

收益

? 將因 DFM 問(wèn)題導(dǎo)致的設(shè)計(jì)改版次數(shù)減少 95%

?將工程詢問(wèn) (EQ) 次數(shù)減少 26%

?將制造問(wèn)題的發(fā)生概率從 0.84%降至 0.08% 以下

?提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和性能

?降低生產(chǎn)成本，加快產(chǎn)品發(fā)布速度

?提高生產(chǎn)效率并增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作

01汽車 PCB 設(shè)計(jì)面臨的隱憂

德賽西威研發(fā)團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是不斷推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能，滿足快速發(fā)展的汽車電子和智能駕駛系統(tǒng)需求。

這在很大程度上是為了應(yīng)對(duì)汽車市場(chǎng)電子產(chǎn)品面臨的爆炸式增長(zhǎng)及其呈現(xiàn)的鮮明特征，即快速的技術(shù)進(jìn)步、激烈的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)和日新月異的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。

隨著汽車產(chǎn)品逐漸變得跟智能手機(jī)一樣智能，開(kāi)發(fā)周期顯著縮短（2023年相較于2022 年縮短了22.17%），產(chǎn)品復(fù)雜性也大幅增加（2023年相較于2022年增加了49.8%）。每次設(shè)計(jì)變更都會(huì)耗費(fèi)大量的人力和物料資源，更會(huì)對(duì)開(kāi)發(fā)時(shí)間和成本產(chǎn)生重大影響。

汽車產(chǎn)品的快節(jié)奏迭代和更新導(dǎo)致設(shè)計(jì)周期變短，設(shè)計(jì)變更更加頻繁，并要求德賽西威研發(fā)團(tuán)隊(duì)密切關(guān)注領(lǐng)先技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，不斷強(qiáng)化他們的技術(shù)專長(zhǎng)。

很顯然，在這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)，唯有持續(xù)不斷地創(chuàng)新、提高產(chǎn)品性能并改善用戶體驗(yàn)，企業(yè)才能保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。與此同時(shí)，由于不同國(guó)家和地區(qū)在汽車電子產(chǎn)品領(lǐng)域具有不同的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，如何確保德賽西威的產(chǎn)品符合當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)的要求，這一課題給研發(fā)團(tuán)隊(duì)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

02復(fù)雜的設(shè)計(jì)和嚴(yán)格的要求

帶來(lái)了諸多挑戰(zhàn)

在工程層面，這些挑戰(zhàn)脈絡(luò)相連，凸顯了汽車電子系統(tǒng)的若干重要方面，影響著德賽西威工程團(tuán)隊(duì)所需創(chuàng)建的電路板的特征。

功能多樣性

現(xiàn)代汽車配備了各種電子系統(tǒng)，如車載顯示系統(tǒng)、空調(diào)控制系統(tǒng)、車載娛樂(lè)系統(tǒng)和智能駕駛系統(tǒng)。每個(gè)系統(tǒng)都需要相應(yīng)的控制和數(shù)據(jù)處理 PCB。

高性能要求

汽車 PCB 必須達(dá)到高性能和穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)，能夠在惡劣的車內(nèi)環(huán)境條件，如高溫、高濕度和高振動(dòng)條件下正常運(yùn)作。這需要運(yùn)用高質(zhì)量的材料和制造工藝。

安全考量

汽車 PCB 的設(shè)計(jì)必須優(yōu)先考慮安全性，特別是與關(guān)鍵車輛系統(tǒng)相關(guān)的電路板，如儀表顯示系統(tǒng)和智能駕駛系統(tǒng)，必須穩(wěn)定可靠，確保汽車安全運(yùn)行。

互連要求

隨著現(xiàn)代汽車的智能化和與外部系統(tǒng)的互連程度越來(lái)越高，需要的通信接口和控制功能越來(lái)越多，導(dǎo)致電路板的連接和集成越來(lái)越復(fù)雜。

德賽西威實(shí)現(xiàn)了智能座艙、智能駕駛和智能服務(wù)汽車技術(shù)的高效整合。

一些技術(shù)和物理因素更是增加了汽車電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的嚴(yán)苛性，也給研發(fā)團(tuán)隊(duì)帶來(lái)了更多挑戰(zhàn)。

汽車面臨的惡劣環(huán)境條件通常包括高溫和低溫、高濕度及持續(xù)的振動(dòng)，所有這些都會(huì)對(duì) PCB 設(shè)計(jì)構(gòu)成挑戰(zhàn)。設(shè)計(jì)人員需要選擇耐高溫和耐振動(dòng)的材料，并且必須采取有效措施防止水分和灰塵損壞電子元器件。

汽車電子設(shè)備需要滿足嚴(yán)格的電磁兼容性 (EMC) 標(biāo)準(zhǔn)，避免與其他車載系統(tǒng)或無(wú)線通信發(fā)生電磁干擾 (EMI)。設(shè)計(jì)人員需要在 PCB 布局和布線，如差模信號(hào)的接地規(guī)劃和布線中采取特殊措施，以確保整體 EMI/EMC 性能。

汽車電子系統(tǒng)的可靠性至關(guān)重要，因?yàn)槿魏喂收隙伎赡軐?dǎo)致嚴(yán)重事故。PCB 設(shè)計(jì)人員必須兼顧元器件的熱穩(wěn)定性、防松脫螺絲的設(shè)計(jì)、連接器的可靠性等諸多因素，確保系統(tǒng)在高壓、高溫和高濕度等極端條件下仍能保持穩(wěn)定可靠的性能。

汽車的內(nèi)部空間有限，這意味著電子系統(tǒng)需要在有限的空間整合大量功能和組件。這需要最大化 PCB 的功能性。PCB 設(shè)計(jì)人員需要密切關(guān)注 layout 邏輯和布線優(yōu)化，力求在分配的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)理想性能。

現(xiàn)代汽車中的許多電子系統(tǒng)都需要高速數(shù)據(jù)傳輸。這包括雷達(dá)、攝像頭和通信系統(tǒng)。因此，PCB 設(shè)計(jì)人員需要充分考慮高速信號(hào)的完整性和抗干擾能力，并在線寬、電平設(shè)計(jì)、阻抗控制等方面采用合適的技術(shù)。

03DFM 自動(dòng)化分析流程前移

隨著汽車產(chǎn)品智能化程度的提高，電路板的集成度增加，導(dǎo)致設(shè)計(jì)變得越來(lái)越復(fù)雜。這些復(fù)雜的電路板可能多達(dá) 16 層，單板面積超過(guò)一張 A4 紙，高速信號(hào)頻率達(dá)到 10 GHz 或更高，單塊板上就有 3 萬(wàn)多個(gè)管腳和走線。因此，單憑使用傳統(tǒng)的人工 DFM 分析，不僅非常耗時(shí)而且極易出錯(cuò)。

由于亟需改進(jìn) PCB 設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和制造團(tuán)隊(duì)的 DFM 審查流程，德賽西威采用了由西門(mén)子 Xpedition DFM 提供的自動(dòng)化 DFM 流程。

德賽西威團(tuán)隊(duì)將 Xpedition DFM 前移到設(shè)計(jì)過(guò)程中，在其設(shè)計(jì)流程的多個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)使用該工具進(jìn)行 DFM 分析。

在使用 Xpedition DFM 時(shí)，layout 團(tuán)隊(duì)可以選擇預(yù)設(shè)的 DFM 規(guī)則，并直接在 Xpedition layout 環(huán)境中運(yùn)行自動(dòng)分析。在 Xpedition layout 設(shè)計(jì)規(guī)則檢查 (DRC) 界面中可以直接查看分析結(jié)果。

Xpedition DFM 將 DFM 驗(yàn)證前移，以便及早解決 DFM 問(wèn)題。

通過(guò)在 layout 階段運(yùn)行 Xpedition DFM，可以及早發(fā)現(xiàn)與 layout 相關(guān)的 DFM 問(wèn)題，從而及時(shí)做出調(diào)整和優(yōu)化。完成布線后，可以使用 Xpedition DFM 進(jìn)行 DFM 分析，以修改和優(yōu)化布線細(xì)節(jié)。經(jīng)過(guò)審查和優(yōu)化后，在將設(shè)計(jì)交付制造之前，通過(guò)運(yùn)行 Valor NPI 進(jìn)行最后一次 DFM 分析，最終確認(rèn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。

通過(guò)在設(shè)計(jì)流程前移 DFM 分析，Xpedition DFM 有助于及早發(fā)現(xiàn)和解決 DFM 問(wèn)題，從而將 DFM 問(wèn)題導(dǎo)致的設(shè)計(jì)變更次數(shù)大幅減少了 95%！

德賽西威表示，使用Valor NPI 并行 DFM 方案 (Xpedition DFM) 有兩大優(yōu)勢(shì)。

“Xpedition DFM 允許我們將不同部門(mén)的 DFM 規(guī)則結(jié)構(gòu)化并整合到一個(gè)自動(dòng)化流程中，實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一的設(shè)計(jì)管理和驗(yàn)證。因此可以清晰地識(shí)別不符合 DFM 規(guī)范的項(xiàng)目。此外，Xpedition DFM 還支持進(jìn)一步的規(guī)則定制，使我們能夠?qū)⒋蠖鄶?shù)現(xiàn)有的 DFM 規(guī)則整合到 Xpedition DFM 的自動(dòng)檢查清單中，讓不符合 DFM 規(guī)范的項(xiàng)目無(wú)從遁形，也方便我們及時(shí)采取行動(dòng)?！?/p>

“在制造團(tuán)隊(duì)進(jìn)行審查之前，PCB 工程師可以在 PCB 設(shè)計(jì)階段進(jìn)行 DFM 分析。由于能夠及早發(fā)現(xiàn)和糾正問(wèn)題，因而大幅提高了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)效率并縮短了研發(fā)周期。”

Valor 零件庫(kù)用于對(duì)元件引腳在焊盤(pán)上的虛擬裝配進(jìn)行 3D 建模，以確保焊點(diǎn)質(zhì)量。

04Xpedition DFM 還幫助

德賽西威團(tuán)隊(duì)完成了關(guān)鍵任務(wù)

提高設(shè)計(jì)質(zhì)量

利用自動(dòng)化分析可以及時(shí)識(shí)別和糾正 PCB 設(shè)計(jì)中的潛在問(wèn)題和錯(cuò)誤，并確保符合制造標(biāo)準(zhǔn)和要求，從而提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

降低生產(chǎn)成本

自動(dòng)化分析有助于避免設(shè)計(jì)中出現(xiàn)制造問(wèn)題或錯(cuò)誤，并可減少后期校正和返工的需要，從而降低生產(chǎn)成本。

加快產(chǎn)品發(fā)布速度

自動(dòng)化分析允許快速識(shí)別和及時(shí)糾正設(shè)計(jì)問(wèn)題，這可以加快產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)周期，從而加快產(chǎn)品發(fā)布速度。

提高生產(chǎn)效率

自動(dòng)化分析幫助工程師快速識(shí)別和解決設(shè)計(jì)問(wèn)題，從而減少手動(dòng)故障排除和驗(yàn)證所花費(fèi)的時(shí)間，并提高了生產(chǎn)效率。

減少人為錯(cuò)誤

自動(dòng)化分析可在設(shè)計(jì)階段識(shí)別并修復(fù)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，從而減少人為因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，并提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性。

增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作

自動(dòng)化分析允許團(tuán)隊(duì)成員共享設(shè)計(jì)文檔和分析結(jié)果，有利于促進(jìn)更好的協(xié)作和溝通，從而提高團(tuán)隊(duì)合作的效率和質(zhì)量。

提高客戶滿意度

自動(dòng)化分析可以確保設(shè)計(jì)符合客戶的需求和標(biāo)準(zhǔn)，從而提高了產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性以及客戶滿意度。

Xpedition DFM 還將 PCB 供應(yīng)商的工程詢問(wèn) (EQ) 數(shù)量減少了 26%，而且顯著降低了試生產(chǎn)或 NPI 期間出現(xiàn)制造問(wèn)題的可能性。

使用 Xpedition DFM 后，裝配問(wèn)題的平均發(fā)生率從 0.84% 降至 0.08% 以下。

“自動(dòng)化 PCB DFM 分析可以為我們的項(xiàng)目和公司帶來(lái)諸多益處，包括提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、縮短產(chǎn)品發(fā)布時(shí)間、提高生產(chǎn)效率、減少人為錯(cuò)誤、增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作和提高客戶滿意度。這些優(yōu)勢(shì)有助于任何公司在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中保持競(jìng)爭(zhēng)力并取得成功?！?/p>

Xpedition DFM 流程的諸多好處促使最初使用者踴躍分享該工具帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)，德賽西威同時(shí)向其他團(tuán)隊(duì)也推薦了 Xpedition DFM 流程。

德賽西威團(tuán)隊(duì)的工作重點(diǎn)是為汽車市場(chǎng)提供安全、舒適、高效的出行解決方案和服務(wù)。