專利名稱:以數(shù)據(jù)庫輔助電路設(shè)計的系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以數(shù)據(jù)庫輔助電路設(shè)計的系統(tǒng)及其方法，特別涉及可達到預(yù)先檢測及后期診斷功效的輔助電路設(shè)計的系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
在過去，電子工程師在設(shè)計系統(tǒng)時，通常的做法是將設(shè)計要求流程逐條寫出來，然后告訴印刷電路板(PCB，Print Circuit Board)設(shè)計Layout工程師如何去進行線路設(shè)計，但是對于復(fù)雜的高科技電子產(chǎn)品而言，要確保產(chǎn)品在設(shè)計完成后，制成實體成品都能正常運作，甚至要提高產(chǎn)品合格率是很困難的一件事。
隨著設(shè)計系統(tǒng)技術(shù)上的日新月異，設(shè)計的復(fù)雜度及數(shù)據(jù)量不斷提高，如此將致使產(chǎn)品在設(shè)計上問題的發(fā)現(xiàn)與跟蹤的過程越發(fā)困難，即使有計算機輔助設(shè)計軟件(CAD，Computer Aided Design)的輔助，但因各個組件及線路均具有不同的相異性，且數(shù)據(jù)量又極為龐大，再加上各個模塊間所涉及到的相互關(guān)系相當復(fù)雜繁瑣，又缺乏糾錯篩選的機制，過去糾錯都是采取人工檢查的方式，以肉眼觀察相同的聯(lián)機塊(net-line domain)內(nèi)的電極電壓，特別是針對分層堆棧的印刷電路板的電路布局中，必須檢查每一連接通道是否連接至其它聯(lián)機塊，很容易出現(xiàn)漏網(wǎng)之魚，導(dǎo)致發(fā)生徒勞無功的情形。
由于已知并無一套設(shè)計流程規(guī)劃的方式，無法達到線路設(shè)計水平以及每個零件的可靠度都能維持一定的水平，而以往這個問題都是經(jīng)過設(shè)計、生產(chǎn)、測試…再修正設(shè)計，再生產(chǎn)、再測試…此一流程一再循環(huán)，這樣的模式將會耗費大量的人力物力，才能得到最佳的產(chǎn)品質(zhì)量，當產(chǎn)品組裝后，使用儀器測量信號產(chǎn)生錯誤時，也常常一時毫無頭緒不知問題出在哪里，而要從零件、電子線路、PCB布局…等，故必須耗費大量的人力一個個探討可能導(dǎo)致的原因，由人為經(jīng)驗判斷進而才能排除問題，費日曠時又會影響工作效率及進度，且最后分析出的結(jié)果的精確度即可信度還有待商榷；再加上電子制造業(yè)的人事更迭頻繁，新、舊工程師之間的經(jīng)驗傳承不易，且每一位工程師能力有限，在發(fā)現(xiàn)錯誤時不見得有足夠的經(jīng)驗判斷是哪一個環(huán)節(jié)出問題，而必須耗費許多時間來重新作一次相關(guān)研究，甚至可能作出錯誤的決策，此舉對于注重產(chǎn)品開發(fā)速度的電子產(chǎn)業(yè)而言，不但會增加成本，還無法保證能立即解決錯誤產(chǎn)生的問題。
因此，要如何利用一個有效率的數(shù)據(jù)庫來解決上述的問題，成為一重要的課題。

發(fā)明內(nèi)容對于以上的問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種以數(shù)據(jù)庫輔助電路設(shè)計的系統(tǒng)及其方法，由人工智能仿真數(shù)據(jù)庫提供最佳電路的判斷準則，可于初期設(shè)計時檢測出產(chǎn)品成品的問題，并可于產(chǎn)品實際生產(chǎn)后，依據(jù)其產(chǎn)生的問題自人工智能仿真數(shù)據(jù)庫中尋找失敗的原因，達到減少設(shè)計的成本，還可縮短產(chǎn)品上市的時間，提高競爭力。
因此，為達上述目的，本發(fā)明所公開的一種以數(shù)據(jù)庫輔助電路設(shè)計的系統(tǒng)，至少必須包含一輸入模塊，用以接收使用者所輸入零件電氣特性參數(shù)及線路圖；一輔助軟件模塊，為一計算機輔助設(shè)計軟件(CAD，Computer Aided Design)模塊，用以依據(jù)的數(shù)據(jù)仿真實際高速電路運作及分析；一人工智能仿真數(shù)據(jù)庫模塊，記錄設(shè)計的限定規(guī)則、電氣模型指派(model assignments)、問題點產(chǎn)生的型態(tài)及解決方式，進而可作為最佳化電路的判斷準則；一錯誤反饋模塊，用以顯示計算機輔助設(shè)計軟件模塊依據(jù)人工智能仿真數(shù)據(jù)庫模塊進行分析后所發(fā)現(xiàn)的問題點，以及接收使用者所輸入的問題點；一對比模塊，用以尋找人工智能仿真數(shù)據(jù)庫模塊有無記錄問題點，以及問題點產(chǎn)生的型態(tài)及其解決方式；一修改模塊，用以針對問題點以及其解決方式，進行所輸入零件電氣特性參數(shù)及線路圖的修改，完成后再次由進行計算機輔助設(shè)計軟件仿真；及一輸出模塊，用以將最佳化的設(shè)計輸出。
其中上述系統(tǒng)設(shè)計的限定規(guī)則為總線終端方式(terminator)、拓樸布局(topology)、及電路板層疊(board stackup)。
其中上述系統(tǒng)中問題點產(chǎn)生的型態(tài)為一時間差(timing skew)或為一串音(crosstalk)干擾。
依據(jù)本發(fā)明的目的且達到上述的優(yōu)點，本發(fā)明的方法在進行錯誤檢測時，包含下列步驟首先，接收使用者輸入欲進行錯誤檢測的產(chǎn)品零件電氣特性參數(shù)及線路圖，再針對布放的距離及繞線分布進行測量；然后，根據(jù)線路圖的總線終端方式(terminator)、拓樸布局(topology)、電路板層疊(board stackup)等方式，尋找人工智能仿真數(shù)據(jù)庫中有無相關(guān)記錄的限定規(guī)則；接著，依據(jù)零件電氣特性及參數(shù)來進行檢測，判斷分析結(jié)果是否都符合限定規(guī)則？若有不符合限定規(guī)則的電路配置及表示該部分有問題產(chǎn)生；最后，針對分析所得的問題點及建議修改方式進行修改。
在進行后期診斷時，包含下列步驟首先，使用者可輸入產(chǎn)品不良的問題點相關(guān)信息，接著，確認人工智能仿真數(shù)據(jù)庫是否存有問題點記錄？當人工智能仿真數(shù)據(jù)庫中有記錄時，檢查記錄中問題點可能造成的原因，依據(jù)產(chǎn)品零件電氣特性參數(shù)及線路圖，輸出造成產(chǎn)品不良及電氣特性失敗的解決方法，最后，依據(jù)解決方法進行修改完成后，再依據(jù)上述的錯誤檢測再次進行判斷是否已將錯誤排除，以達到利用人工智能仿真數(shù)據(jù)庫而可以自動進行預(yù)先檢測，以及后期診斷高速電路設(shè)計的方法。
有關(guān)本發(fā)明的特征與實例，現(xiàn)配合附圖作最佳實施例詳細說明如下。
圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)架構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明進行預(yù)先檢測的方法流程圖；圖3是本發(fā)明進行后期診斷的方法流程圖；圖4a、圖4b是本發(fā)明的一問題線路圖及修正后線路圖的示意圖；圖5是本發(fā)明的兩線路波形的示意圖；及圖6a、圖6b是本發(fā)明的兩線路原始布線及修正后布線的示意圖。
附圖標記說明10 數(shù)據(jù)庫輔助電路設(shè)計系統(tǒng)110 輸入模塊120 計算機輔助設(shè)計軟件模塊
130 錯誤反饋模塊140 對比模塊150 修改模塊160 輸出模塊170 人工智能仿真數(shù)據(jù)庫模塊180 零件電氣特性參數(shù)190 線路圖410 電子組件415 第一線路425 第二線路510 第一線路波形520 第二線路波形530 異常波形步驟210接收輸入的零件電氣特性參數(shù)及線路圖步驟220測量布放的距離及繞線分布的結(jié)果步驟230判斷數(shù)據(jù)庫是否存有限定規(guī)則？步驟240由計算機輔助設(shè)計軟件生成相對應(yīng)的結(jié)果并歸納步驟250依據(jù)零件電氣特性參數(shù)來進行檢測步驟260判斷分析結(jié)果是否有問題產(chǎn)生？步驟270針對分析的問題及建議進行修改步驟310輸入產(chǎn)品不良的問題點相關(guān)信息步驟320確認數(shù)據(jù)庫是否存有問題點記錄？步驟330檢查記錄中問題點可能造成的原因步驟340輸出造成產(chǎn)品不良及電氣特性失敗的解決方法步驟350修改問題點后再次進行錯誤檢測具體實施方式
本發(fā)明將公開一種以數(shù)據(jù)庫輔助電路設(shè)計的系統(tǒng)及其方法。在本發(fā)明的以下詳細說明中，將描述多種特定的細節(jié)以便提供本發(fā)明的完整說明。然而，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，可以不需要使用這些特定細節(jié)便可以實施本發(fā)明，或者可以借著利用替代的組件或方法來實施本發(fā)明。在其它的情況下，并不特別詳細地說明已知的方法、程序、部件、以及電路，以免不必要地混淆本發(fā)明的重點。
請參照圖1，此為本發(fā)明的系統(tǒng)架構(gòu)圖，在數(shù)據(jù)庫輔助電路設(shè)計系統(tǒng)10中包含了輸入模塊110，用以接收使用者所輸入產(chǎn)品的電子組件電氣特性參數(shù)180及線路圖190，其中的電子組件包含所有主動組件及被動組件，如IC、電容(Capacitor)、感應(yīng)器(Inductor)、電阻器(Resistor)、連接器(Connector)、整流器(Diode)、印刷電路板(PCB，Print Circuit Board)…等等，電氣特性參數(shù)則如R，L，C參數(shù)，此外印刷電路板還包含其疊構(gòu)(Stack Up)、電介質(zhì)材料(Dielectric Material)、厚度(Thickness)、層特性(信號、功率、半固化片、核心……等等)Layer Property(signal、power、prepreg、core…等等)信息。
計算機輔助設(shè)計軟件(CAD，Computer Aided Design)120，用以依據(jù)電子組件電氣特性參數(shù)180及線路圖190，仿真實際高速電路運作及分析，由計算機輔助設(shè)計軟件120仿真設(shè)計成品的一些性質(zhì)，例如輸出入PIN腳的電子行為規(guī)格特性(electronic behavioral specifications characteristics)，而使用的模型為IBIS(I/O Buffer Information Specification)模型，依據(jù)實際電子零件布放的距離和繞線的間隔位置，由馬克斯韋爾電氣理論仿真信號完整性、串訊和電磁兼容性…等問題，利用分析結(jié)果對原設(shè)計加以修正，以節(jié)省設(shè)計變更的次數(shù)及時間，還可減少試作原型的投資浪費。
人工智能仿真數(shù)據(jù)庫170，即是記錄設(shè)計的限定規(guī)則、電氣模型指派(model assignments)、問題點產(chǎn)生的型態(tài)及解決方式，進而可作為最佳電路的判斷準則，以達成預(yù)先檢測及后期診斷的功能。請參照圖2，此為本發(fā)明進行預(yù)先檢測的方法流程圖，首先，輸入模塊110接收使用者輸入的零件電氣特性參數(shù)180及線路圖190(步驟210)，如圖4a所示，此為一問題線路圖的示意圖，頻率發(fā)生器s到裝置A及裝置B是為一T形拓樸結(jié)構(gòu)，因此必須計算布放的距離及繞線分布的結(jié)果(步驟220)，判斷人工智能仿真數(shù)據(jù)庫170是否存有限定規(guī)則？(步驟230)，若沒有，則可由計算機輔助設(shè)計軟件120依據(jù)先前的設(shè)計圖生成相對應(yīng)的結(jié)果并歸納(步驟240)。
假設(shè)人工智能仿真數(shù)據(jù)庫170內(nèi)存有一限定規(guī)則為，T形拓樸結(jié)構(gòu)中，頻率發(fā)生器s到兩裝置的頻率差(timing skew)要求限制在0.1ns之內(nèi)，才可獲得較一致的波形(waveform)結(jié)果，因此依據(jù)零件電氣特性參數(shù)180來進行檢測(步驟250)，例如測量印刷電路板跟蹤Trace長度對信號反射(Reflection)的關(guān)系，兩高速信號的間距對信號質(zhì)量偶合(Coupling)效應(yīng)的影響，以及印刷電路板疊構(gòu)(Stack Up)對信號線特性阻抗(Impedance)的影響等，測量此一實施例的結(jié)果發(fā)現(xiàn)頻率發(fā)生器s到裝置A的線長度為2.14英吋(inch)，而頻率發(fā)生器s到裝置B的線長度為3.22英吋，再判斷分析結(jié)果是否有問題產(chǎn)生？(步驟260)在實際測量到兩者的時間延遲(timing delay)分別為0.34ns及0.464ns，也就是時間差為0.124ns并不符合0.1ns的要求，錯誤反饋模塊130便顯示計算機輔助設(shè)計軟件120依據(jù)人工智能仿真數(shù)據(jù)庫170進行分析后所發(fā)現(xiàn)的問題點，對比模塊140尋找人工智能仿真數(shù)據(jù)庫170關(guān)于此一問題點的解決方式，建議將兩線長調(diào)為一致(步驟270)。
因此，如圖4b所示，使用者在修改模塊150上針對問題點及其解決方式，進行線路圖190上所輸入零件電氣特性參數(shù)180的修改，增加一電子組件410以致使增加頻率發(fā)生器s到裝置A的時間延遲，完成后由計算機輔助設(shè)計軟件120再次進行仿真分析，發(fā)現(xiàn)修改后的頻率發(fā)生器s到裝置A的時間延遲為3.13英吋，所得到的時間延遲增加為0.452ns，因此，頻率發(fā)生器s到兩裝置的頻率差為0.464ns-0.452ns＝0.012ns，經(jīng)過此一修改后，達成在T形拓樸結(jié)構(gòu)的頻率差符合小于0.1ns的要求后，如此一來便可平衡兩者傳輸上的負擔(dān)(loading)，最后，由輸出模塊160將此最佳化的設(shè)計輸出。
請參照圖3，此為本發(fā)明進行后期診斷的方法流程圖，包含下列步驟首先，使用者可由輸入模塊110選擇進行錯誤檢測的選項后，由錯誤反饋模塊130處理使用者所輸入產(chǎn)品不良的問題點相關(guān)信息(步驟310)，如圖5所示，此為兩線路波形的示意圖，其中第一線路波形510在設(shè)計上的測量應(yīng)該為一平穩(wěn)的波形，但實際上卻出現(xiàn)一些異常波形530，因此錯誤反饋模塊130接收此一問題點的輸入后；接著，由對比模塊140確認人工智能仿真數(shù)據(jù)庫170是否存有問題點記錄？(步驟320)當人工智能仿真數(shù)據(jù)庫170中有此類的問題記錄時，檢查記錄中問題點可能造成的原因(步驟330)，例如可能為串音(crosstalk)的干擾現(xiàn)象，則依據(jù)產(chǎn)品零件電氣特性參數(shù)180及線路圖190，如圖6a所示，第一線路415是由信號發(fā)生器A連接至接收器A，并產(chǎn)生第一線路波形510，第二線路425是由信號發(fā)生器B連接至接收器B，并產(chǎn)生第二線路波形520，由于串音的造成原因即是因為兩線路之間的距離過近所造成的，在由計算機輔助設(shè)計軟件120測量兩線路的間距發(fā)現(xiàn)僅15密爾(mil，即千分之一英寸)，第二線路520在此間距下對第一線路510產(chǎn)生串音電壓crosstalk voltage達197mV，遠大于人工智能仿真數(shù)據(jù)庫170中記錄規(guī)范的標準值100mV，輸出造成產(chǎn)品不良及電氣特性失敗的解決方法，也就是如圖6b所示，將兩線路的間距加大到25密爾(步驟340)。最后，依據(jù)解決方法由修改模塊150進行修改完成后，再依據(jù)圖3所述的預(yù)先檢測的方法流程再次進行錯誤檢測(步驟350)，發(fā)現(xiàn)修改后的串音現(xiàn)象已降低至98mV，且在測量第一線路波形510也不再發(fā)現(xiàn)異常波形530出現(xiàn)，確認為已將問題排除，以達到利用人工智能仿真數(shù)據(jù)庫170而可以自動進行預(yù)先檢測，以及后期診斷高速電路設(shè)計的方法。
根據(jù)前述的系統(tǒng)及其方法，在產(chǎn)品實際生產(chǎn)以前，可于初期設(shè)計即可檢測出產(chǎn)品成品的問題點，可提供最佳化電路的判斷準則，也能了解電氣特性的穩(wěn)定度，如此便可減少印刷電路板試做次數(shù)，進而降低設(shè)計生產(chǎn)成本。在產(chǎn)品實際生產(chǎn)后，也可由人工智能數(shù)據(jù)庫逆向推回其可能發(fā)生的原因，于最短時間內(nèi)找出錯誤產(chǎn)生的原因，縮短產(chǎn)品上市的時間，提高公司競爭力。
雖然本發(fā)明以前述的較佳實施例公開如上，但是其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可做些改變和完善，因此本發(fā)明的專利保護范圍以本說明書的申請專利保護范圍所限定的為準。
權(quán)利要求
1.一種以數(shù)據(jù)庫輔助電路設(shè)計的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有一輸入模塊，用以接收一使用者所輸入的多個零件電氣特性參數(shù)及多個線路圖；一輔助軟件模塊，用以依據(jù)各該零件電氣特性參數(shù)及各該線路圖，進行模擬分析；一人工智能仿真數(shù)據(jù)庫模塊，記錄多個設(shè)計的限定規(guī)則、問題點產(chǎn)生的型態(tài)及解決方式；一錯誤反饋模塊，用以顯示該輔助軟件模塊依據(jù)該人工智能仿真數(shù)據(jù)庫模塊進行分析后所發(fā)現(xiàn)的多個問題點；及一對比模塊，用以尋找該人工智能仿真數(shù)據(jù)庫模塊的各該問題點記錄，以及各該問題點的解決方式。
2.如權(quán)利要求
1所述的以數(shù)據(jù)庫輔助電路設(shè)計的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)還包含一修改模塊，用以進行各該零件電氣特性參數(shù)及各該線路圖的修改。
3.如權(quán)利要求
1所述的以數(shù)據(jù)庫輔助電路設(shè)計的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)還包含一輸出模塊，用以將修改完成后的各該零件電氣特性參數(shù)及各該線路圖輸出。
4.如權(quán)利要求
1所述的以數(shù)據(jù)庫輔助電路設(shè)計的系統(tǒng)，其中該錯誤反饋模塊還用以接收該使用者所輸入的多個作為后期診斷的問題點。
5.如權(quán)利要求
1所述的以數(shù)據(jù)庫輔助電路設(shè)計的系統(tǒng)，其中該設(shè)計的限定規(guī)則為總線終端方式、拓樸布局、及電路板層疊。
6.如權(quán)利要求
1所述的以數(shù)據(jù)庫輔助電路設(shè)計的系統(tǒng)，其中該問題點產(chǎn)生的型態(tài)為一時間差。
7.如權(quán)利要求
1所述的以數(shù)據(jù)庫輔助電路設(shè)計的系統(tǒng)，其中該問題點產(chǎn)生的型態(tài)為一串音干擾。
8.如權(quán)利要求
1所述的以數(shù)據(jù)庫輔助電路設(shè)計的系統(tǒng)，其中該輔助軟件模塊為一計算機輔助設(shè)計軟件模塊。
9.一種以數(shù)據(jù)庫輔助電路設(shè)計的方法，該方法在進行錯誤檢測時，包含下列步驟接收一使用者輸入的欲進行錯誤檢測的多個零件電氣特性參數(shù)及多個線路圖；針對各該線路圖上布放的距離及繞線分布進行測量；加載一人工智能仿真數(shù)據(jù)庫中各該零件電氣特性參數(shù)相關(guān)記錄的多個限定規(guī)則；依據(jù)各該限定規(guī)則進行分析；及針對一分析結(jié)果進行修改。
10.一種以數(shù)據(jù)庫輔助電路設(shè)計的方法，該方法在進行后期診斷時，包含下列步驟接收一使用者輸入的一產(chǎn)品設(shè)計的一個以上問題點；加載一人工智能仿真數(shù)據(jù)庫中各該問題點的記錄及其產(chǎn)生的原因；依據(jù)各該產(chǎn)生的原因進行分析；針對一分析結(jié)果進行各該問題點的修改；及確認各該問題點解決，輸出該產(chǎn)品設(shè)計。
專利摘要
一種以數(shù)據(jù)庫輔助電路設(shè)計的系統(tǒng)及其方法，由使用存儲有最佳電路的判斷準則的人工智能仿真數(shù)據(jù)庫，可于初期設(shè)計時利用預(yù)先檢測的功能檢測出產(chǎn)品的問題點，并可于產(chǎn)品實際生產(chǎn)后，依據(jù)其產(chǎn)生的問題利用后期診斷功能，和人工智能仿真數(shù)據(jù)庫中的記錄，以尋找失敗造成的原因，并進行錯誤修改，可達到減少產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計的成本，還可縮短產(chǎn)品上市的時間，提高產(chǎn)品競爭力。
文檔編號G06F17/30GK1991847SQ200510134163
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月27日
發(fā)明者陳哲明, 邱博政, 曾金田, 陳英峻, 何政勛 申請人:英業(yè)達股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan