pcb設計之路已走到盡頭了嗎？

每個系統和電路設計都是在尺寸、重量、功率、可靠性、性能和許多其他參數之間進行權衡取舍。畢竟，工程設計的主要內容就是如此。

在某些情況下，如果當時有一個或幾個目標具有最關鍵的權重，那么其他目標就可能會在某種程度上被犧牲，以便達成那些最重要的目標。而在其他情況下，權衡折衷和選擇之間的權重與平衡，則是一種更具反映性和反復性的過程：“如果能將傳感器的精準度提高15%的話，我們是否應該放棄5%的運行時間？”這就是一種軟性判斷的問題，這種問題通常很難量化，而回答起來更困難。當然了，有許多設計目標只是一些必須實現的理想目標，而另一些則是設計努力實現，但并不是絕對“必須擁有”的目標。

其中，必須具備的是各種監管和標準組織機構(包括政府和行業)所制定的許多電磁兼容性(EMC)、效率和安全指令。與一些彼此妥協讓步的性能目標不同之處在于，其中的許多指令是絕對的：除非完全符合這些指令的要求，否則設計就無法取得批準和認證。在此情況下，除了選擇符合其中一些指令的特殊方法和策略以外，幾乎就沒有什么“彈性空間”或權衡范圍了

閱讀這一系列文章既令人興奮，有時也讓人沮喪。之所以令人興奮，主要是因為它展現了三位作者在理論、實踐、測量等方面的理解和解釋程度。善加利用此一洞見，設計人員應該更能為電源、地和DC/DC開關穩壓器設計更好的布局，以滿足系統性能的需求并通過認證。至今看來，一切也都很順利。

然而，這篇文章也令人擔心：它讓我更加意識到對設計的許多期望，并進而延伸到對設計團隊的期望。如今有許多最佳實踐和經?；ハ嗝艿闹笇г瓌t需要遵守，而且有時候做好事也會產生負面效應，因此必須先進行更多權衡取舍。其中一些指令是由物理定律和麥克斯韋方程組所定義的，而其他指令則是由善意的監管合規標準所定義。在許多情況下，我們需要一位合規專家來指導自己了解、遵守并超越各種令人眼花繚亂的標準。

以上引用的文章涉及相對簡單的單面板和雙面板PCB，但現在有許多設計都構建在具有四層、八層或更多層的PCB上。從某些方面來看，提供更多的層可以更容易滿足EMC和地的要求，因為這會使地層和其他有利的部分有更高的自由度。但在其他方面，擁有更多的PCB層數會使得設計復雜化，因為這會使信號發射和電流流動的路徑、發射源和對發射敏感的拾取點大幅增多。

當然了，如今需要更多的電路設計和PCB設計。我們通常使用尺寸適中的PCB來處理數千安培的電流，如此必然會帶來電壓降和連接阻抗的問題。此外，幾乎所有的電源電流都會轉化為熱量，因此在將所有熱量耗散到那個所謂“遠離”的神奇、神秘之處方面也會存在散熱問題。

有些時候，我擔心會用盡可執行空間。對PCB設計提出多項要求——直流電氣、信號完整性、EMC、散熱、隔離、爬電距離/電氣間隙——將會產生一個空集，或者需要對功率水平、電路密度、熱密度、EMC性能、尺寸等很多方面做非常大的妥協。

當然，認為我們已經達到所提供的極限而無法更進一步的想法，這在工程方面并不是什么新鮮事。其實，我們總是能夠找到方法，以新的材料、技術、元器件和其他創新來克服此種情況。畢竟，這就是關于摩爾在每個主要節點上的“定律”的故事(其實它只是一個聰明且有先見之明的假設，而并不是定律)。也許工程的必要性有點像愛爾蘭作家Samuel Beckett在其于1953年的小說“The Unnamable”中的結尾中所寫的那樣：“…你必須繼續。我無法繼續。我會繼續。”或者可能是美國工程師兼作家Samuel C. Florman在他名為“The Existential Pleasures of Engineering”的著作中所指的內容。

盡管如此，在某些時候還是需要激進的新方法。目前，我沒有看到任何這樣的突破，也沒有看到設計人員停止嘗試以更高頻率和耗散的方式，將更多元器件和更多功能安裝到這些PCB之上。也許在PCB這條道路上有一個三岔路口：一條路通向死胡同，那我們就得停下來；中間的路是朝緩慢、穩定且漸進的方向發展；最后一條路則是某種革命性的途徑，例如轉而使用低功耗且沒有EMC問題的全集成光學器件。

您對PCB設計情況有何看法？我們是否正逐漸接近可利用技術實現的極限？未來的道路有沒有可能是由一連串小步驟達到穩定的進展？或者，我們還沒真正看清楚的一些突破性技術是否可望在未來改變整個情況并實現重大進步，就像從手工放置元器件和手工布線電路逐漸轉變到拾放元器件和PCB所實現的一樣？