电子设计审查软件有哪些种类?我们为何需要工业级商业PCBA DFM软件

导读:很多企业发现电子产品/模块越来越复杂(布局越来密、器件小型化、元器件越来越多)、制造工艺越来越复杂(大尺寸BGA、通孔回流焊、阶梯开口工艺、选择性波峰焊)、产品的可靠性要求越来越高(汽车电子、AI服务器、无人机等),那意味着设计人员需要掌握的知识越来越多;除了要考虑产品的功能、原理图是不是全部落实到layout布线,还要考虑是不是影响制造复杂性、增加成本、会不会存在质量可靠性风险。对于设计人员来说可以说知识过载了,靠人难以掌握这么多的知识,所以很多企业引入了设计审查软件。那我们今天就来聊聊板级电子设计审查类软件有哪些,我们为何需要工业级商用DFM/DFX软件。
随着电子设计制造行业的发展、随着企业产品不断的发展、随着通用技术的发展,对于电子板级产品的设计审查涌现出了很多方法工具。上个世纪因为二战相关需要发展出了可制造性分析DFM(design for manufacturing)的先进工程方法,并被很多知名国际企业如,从机械领域DFA/DFMA(design for manufacturing & assembly)延伸到了电子领域相关DFM/DFX(design for excellence);随着高科技SMT表面贴装技术电子制造的兴起和发展,DFM/DFX审查也从人工Checklist发展出了自动化审查DFM/DFX软件;随着电子板级DFM/DFX自动化软件被很多知名公司采用和行业对该先进质量管控方式认可度越来越高,两类相关公司为了迎合市场也开始推出所谓的DFM软件;我们相信随着行业的发展,还会产生其他的DFM(如AI DFM),那同时DFM/DFX软件自身也在发展演变。总而言之,现在市面上主要有以下几类电子审计审查软件:
- 第一类DFM方案为EDA工具自带的DRC模块或扩展DFM模块。Cadence、Altium等设计软件内置的DRC功能仅聚焦电气规则检查,可排查短路、开路等基础问题;即便Cadence和Zuken进一步推出了独立DFM模块,多数企业仍认为其检测项覆盖不足,无法覆盖全流程全场景的可制造性问题。这类主流EDA厂商为保护自身核心EDA销售业务推出的DFM产品,始终未获得客户的广泛认可。
2.第二类是面向PCB裸板制造端(Fabrication制板工厂)的专用DFM工具,在行业内通常被称为DFF(Design for Fabrication,面向制造的设计)。 该类软件专注于PCB裸板加工、成型及电镀等工艺流程中的隐患审查,通常不涉及后续的PCBA组装(Assembly)环节。除具备深度的可制造性检查功能外,它还支持对Gerber、ODB++等投板生产数据进行直接的编辑与物理修正(部分客户收到DFM报告后要求他们直接修改Gerber并生产,这个跟客户收到PCBA组装代工DFM报告完全不同)。在此细分领域,KLA旗下的Frontline公司(凭借Genesis 2000、InCAM等王牌产品)长期占据绝对的垄断地位,是全球各大PCB制板工厂不可或缺的工程工具;除此之外还有美国的DownStream公司,也提供领域的软件工具,部分PCB制造工厂在使用(DownStream在今年被Siemens工业软件收购)。
3.第三类是电子制造代工企业提供的为制造业务核心营销引流的DFM软件方案(也有人称之为“引流型DFM”或“营销型DFM”)。 随着电子制造服务市场的竞争加剧,许多PCB制板厂与PCBA代工厂开始将DFM工具作为核心获客与流量转化的切入点。这种方案最早由国外兴起,很多PCB制板工厂在自己工厂的主页提供免费DFM审查服务,用户上传产品设计文件后,系统会在输出DFM缺陷报告的同时提供自己的制板加工报价(Instant Quote);该基于WEB的DFM服务通常审查项较少(几项或几十项),对于重要客户他们工程团队会直接对接,提供全面的分析服务并帮助修改Gerber设计数据。后续中国的电子加工/代工制造企业也加入竞争,并开始提供这样的免费DFM服务;不但是在线分析服务,甚至提供桌面软件工具;不但提供免费DFM软件,而且提供免费EDA工具。这类工具的本质是商业营销的延伸,这类工具的性能和审查覆盖能否达到企业对于设计质量的预期,需要客户谨慎审核。
4.第四类是覆盖PCB裸板和PCBA组装的专业商用DFM/DFX审查软件。 该类软件打破了设计与制造的鸿沟,实现了覆盖PCB电路设计、PCB裸板加工、以及PCBA高密度组装全流程的闭环可制造性审查。PCBA组装制造的工艺复杂性是PCB制板工艺的十倍,这类软件的核心壁垒在于其沉淀了几十年的行业经验,内置的审查规则往往高达数千项,覆盖了PCB assembly电子组装的全流程工艺制造环节(印刷、贴片、回流焊、插件、波峰焊、测试检查等)。作为业界公认的‘品质守门员’,这类软件已被国内外大中型企业认可,并部署于电子模块研发制造相关部门或团队。目前该领域仅有两个企业;一家是德国西门子工业软件,通过收购Mentor Graphics获得的以色列Valor软件产品线(近年又通过收购美国Altair软件企业获得Pollex DFM产品线);另外一家就是我们中国自己的工业软件企业,总部位于上海的望友科技(望友科技20多年来只做一件事,就是电子设计制造的工业软件)。
在聊聊电子设计审查软件种类选择之前,我们先来聊聊贵公司找寻电子审查类软件的初衷和电子设计制造质量管控的手段演进。DFM/DFX的方法和自动化分析软件之所以得到如此多的国内外、各行各业的企业认可,是因为其带来的巨大价值,是因为其质量管控方式的有效,是因为其质量管控的先进性!
很多企业一直非常重视质量建设,一直在探索先进的质量管控方式。从三星手机因为一款产品电池相关故障丢失中国市场到近期欣旺达赔款吉利几个亿,我们看到了一个质量小隐患带来企业带来的巨大影响;而一个电路板上成千上万的焊点,任何一个焊点出现批量问题都可能出现这样的重大后果,即时不是整个批次,只是一点比例,我们也要召回回收;因为汽车电子、医疗设备这些会影响人的生命安全。所以我们引入一套新的质量手段,把它作为质量预检、风险规避手段嵌入产品设计制造流程时,期望选择的DFM软件检查项够融入电子行业几十年的通用经验、要尽可能全面覆盖各种风险检测;没有一个企业期望引入一个检查项不全面、漏洞不出的质量手段(只是名称叫DFM),谁也不希望一个检查项覆盖不到的质量风险带来三星、欣旺达这样的巨额商业损失!
商用/专业级/工业级PCBA DFM软件是对行业质量风险危机覆盖最广的解决方案,这些企业是在真正构建一套电子产品质量管控方式、预检系统,可以帮助企业规避商业风险的有效手段;它的质量风险检查项最全面,覆盖PCB设计、PCB制板、PCBA组装全链路工艺环节;通过几十年来跟行业客户不断的磨合、共创、迭代,它是成为行业公认的最可靠性、最严密的DFM方案,是众多大中型企业最佳的先进质量预检手段。望友科技自2005年成立以来,一直专注于电子设计制造的工业软件;自2008年发布第一版本PCBADFM软件后,持续研究行业趋势挑战(制造工艺变化、物料封装变化),团队每天跟客户一起交流他们碰到的质量事故风险;并尝试开发新的算法、筛查该质量事故分析;每年在PCBA DFM软件新版本中加入几十条检查规则,期望把这道风险管控手段变得越来越密,为客户的产品质量长期护航。中国的工业软件发展不容易,在成立之初望友科技就直面外国企业的竞争,不但协助中国各行业头部如华为等企业应对美国的制裁封锁,而且凭借强大的产品实力赢得众多国际头部企业的认可。
不得不说,望友2026年发布全新3D进化型DFM软件,又让这套质量管控手段更上一个台阶,再次超越国际竞争对手、引领行业创新。我们知道企业的很多产品设计、工艺制造准备多是工程多是工程师独自作业、团队成员之间缺乏协同机制系统;这就导致质量事故发生后,不同项目人员重复踩坑、不同工厂人员重复踩坑、人员离职接受人员继续踩坑;企业缺乏能力体系把质量事故、制造困难经验教训转变为软件检查手段、永久杜绝不同项目、不同人员、不同团队再次跳入同一个坑。传统DFM软件虽然融入了行业常见的各种风险、问题检查项,但创建检查项对于工程师要求高,企业难于把自己的经验教训、持续改善不断地转化为新的DFM检查项,不但增强这套质量预检、风险拦截手段。望友科技意识到DFM软件的核心是经验复用、数字化变革解决方案后,不但持续把行业新挑战转化为新的算法,还决定把这套经验数字化能力赋予客户,让设计/工艺/DFM工程师五分钟就把企业碰到的经验教训转化为DFM检查项,永久杜绝后续再次发生,让企业客户持续进化这套质量管控手段,实现数字资产的持续增值!
结语:如果您是个人用户或者您是来自小微型企业,您可以试试制造引流的DFM方案或者EDA提供DFM方案来了解软件自动化审查手段;但当您的公司是大中型企业、或者您的产品对于质量可靠性要求很高、或者您的产品出货量非常大,您实际上是在帮助您的企业构建一套强力的质量管控手段/机制、并依赖它来规避未来所有产品的商业风险,商用/专业级/工业级PCBA DFM软件会是一个最佳的选择,对于其他类型的DFM方案谨慎选择。

