如今小型「物(wù)聯網」（IoT）設備無處不在，在方方面面服務著大(dà)家的(de)生活。當我們在要求「聲控個人(rén)助理(lǐ)」彙報當日排程的(de)同時，我們的(de)鄰居可(kě)能正透過遠端方式打開車庫大(dà)門。幾年前，沒有人(rén)能夠預想到，如今我們實現了(le)家用(yòng)電器聯網，協助我們輕鬆安排和(hé)協調洗衣、烹飪等家務。但是除了(le)像詢問 Amazon Alexa 私人(rén)或家務性話題，IoT 的(de)世界還能為我們實現更多(duō)。
全球領域的(de) IoT 發展包括用(yòng)於個人(rén)可(kě)穿戴設備、工業機械和(hé)醫療保健應用(yòng)的(de)各種設備。這些設備將在不斷改進和(hé)增加其功能的(de)同時，變得(de)更小、更輕、更快(kuài)。利用(yòng)現有設計技術以及尋找新的(de)設計解決方案來製造這些設備的(de)壓力都在增大(dà)，這便使得(de) PCB 設計人(rén)員成為這一不斷增長領域的(de)核心。讓我們來看看 IoT 領域設計存在的(de)挑戰，以及 PCB 設計人(rén)員為應對這些挑戰而需要達到的(de)新技術水(shuǐ)準。
PCB 和(hé) IoT：更小、更輕、更快(kuài)
每天都有 IoT 設備的(de)新應用(yòng)出現。大(dà)家已經瞭解智慧手錶和(hé)其他(tā)與互聯網相連的(de)常見設備，但還有其他(tā)一些非常見設備：包括救生設備，如監控和(hé)報告生命統計資料的(de)健康相關產品，或自動化(huà)無人(rén)機等設備。
以上設備都迫切地需要不斷提高(gāo)性能，增加功率和(hé)範圍，同時減小尺寸。設計這些設備無論對 PCB 設計人(rén)員的(de)技能，還是新設計技術而言，都具有較高(gāo)的(de)要求。
舉例而言，智慧手錶的(de)設計需要將大(dà)量電路封裝在一個非常小的(de)空間內。而明(míng)顯的(de)設備元件——顯示器、電池和(hé)感測器，已經佔據了(le)大(dà)部分(fēn)空間。此外，智慧手錶還需要 CPU、記憶體、圖形處理(lǐ)和(hé)無線電路。
其中大(dà)多(duō)都可(kě)以安裝在 IoT 設備設計中的(de)系統單晶片（SoC）元件上，但仍有許多(duō)元件需要封裝。智慧手錶這類可(kě)穿戴 IoT 設備需要足夠輕量，從而在增加其功能的(de)同時，不會增加其所有者的(de)佩戴負擔。
在 IoT 設計中實現更小、更輕、更快(kuài)的(de)目標將要求 PCB 設計人(rén)員更多(duō)地使用(yòng)先進的(de)設計技術：包括 高(gāo)密度互連（HDI）設計方法、嵌入式元件和(hé)緊湊型元件，如多(duō)晶片模組（MCM）和(hé)三維積體電路（3D-IC）。已在 IoT 設備設計中變得(de)至關重要的(de)另一個設計領域是使用(yòng) 軟性 PCB。
計算(suàn)速度快(kuài)和(hé)重量輕是平衡電路闆的(de)棘手要求
IoT PCB 中的(de)軟性設計
隨著 IoT 設備的(de)需求迫使 PCB 設計人(rén)員在更小的(de)空間中安裝更多(duō)的(de)電路，對標準 FR-4 以外的(de)基闆材料的(de)需求變得(de)顯著。軟性設計並不是新技術，PCB 軟性基闆的(de)優勢正迅速證明(míng)其是 IoT 設備中一些固有設計問題的(de)最佳解決方案。
例如，所有 PCB 元件和(hé)感測器都可(kě)以構建在一個軟性 PCB 上，而非採用(yòng)標準的(de) PCB、透過複雜線束連接感測器。這最大(dà)限度地減少了(le) IoT 設備所需的(de)單闆數量，消除了(le)線束使用(yòng)的(de)相關問題，並允許折疊並精確地將電路安裝到設備中。
採用(yòng) HDI 技術的(de)軟性 PCB 將提高(gāo) IoT 設備中 PCB 的(de)性能和(hé)可(kě)靠性。在 HDI 設計中，元件和(hé)走線的(de)佈線可(kě)以更緊密，並且透過使用(yòng)軟性材料，所有元件和(hé)電路可(kě)以位於一個 PCB 上。這種技術組合在有助於提高(gāo)訊號品質的(de)同時可(kě)降低功耗和(hé)熱應力，進而實現更穩健的(de)設計。
軟性電路闆對於可(kě)穿戴電子設備的(de)功能和(hé)耐用(yòng)性至關重要
IoT 的(de) PCB 設計，使世界變得(de)更為有趣
隨著先進的(de)設計原則——如 HDI 設計過程和(hé)軟性 PCB 材料，在 IoT 設備中愈發普遍，PCB 設計人(rén)員會發現他(tā)們將最終進行產品的(de)整體設計，而非傳統的(de)多(duō)個獨立單闆設計方式。隨著訊號完整性、熱管理(lǐ)、設計形式和(hé)設計配合比以往任何時候都更加重要，PCB 設計人(rén)員將需與機械設計人(rén)員協同工作。
PCB 設計人(rén)員不僅需要考慮複雜高(gāo)速電氣設計的(de)需求，還需要考慮這些電路對小型 IoT 設備的(de)非常規機械配置的(de)影(yǐng)響。在這種情況下(xià)，軟性設計具有獨到的(de)真正優勢，PCB 設計人(rén)員必須像設計電氣約束一樣設計設備的(de)機械約束。
這些都需要最先進的(de) PCB 設計工具來進行模擬和(hé)分(fēn)析，同時兼具 HDI 和(hé)軟性 PCB 設計能力。
Cadence Allegro® PCB Designer 軟體具備 IoT 設備所需的(de)軟性設計等先進設計技術，可(kě)多(duō)方面滿足您的(de)需求，幫助您成功實現 IoT 設計。
譯文授權轉載出處 (映陽科技協同校閱)
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