Cadlog Blog

Nouveautés et actualités du secteur de l'électronique et de l'ingénierie

PCB Design Collaboration

De la conception PCB aux nanoparticules, comment faire de grandes découvertes

Ce cas de réussite dans la conception de circuits imprimés est également l’histoire de l’une des plus grandes réussites scientifiques du siècle, obtenue grâce au travail acharné de nombreuses personnes persévérantes et compétentes et à l’utilisation de technologies puissantes et sophistiquées.

L’histoire commence il y a plus d’un siècle, en 1913, lorsque les premières théories sur la mécanique quantique ont posé les bases de l’une des plus grandes révolutions dans la façon dont nous voyons le monde. Avec la théorie de la relativité d’Albert Einstein, présentée en 1905, la théorie quantique de Niels Bohr a permis de décrire les phénomènes naturels fondamentaux de façon plus réaliste que la physique classique. Pour résumer simplement, la mécanique quantique – née à l’époque – décrit le rayonnement et la matière à la fois comme un phénomène ondulatoire et comme une entité particulaire. Elle est à l’opposé de la mécanique classique, dans laquelle, par exemple, la lumière est décrite uniquement comme une onde ou l’électron uniquement comme une particule.

Entre Einstein et Bohr s’est développé un débat devenu légendaire, et qui a été en grande partie résolu dans la seconde moitié des années 1960 avec l’élaboration du Modèle Standard, une théorie de la physique décrivant les caractéristiques des interactions fondamentales au sein de la matière. Le Modèle Standard comptait parmi ses hypothèses fondamentales le rôle joué par le boson de Higgs, un type de particule qui se trouve à la base de toute matière. Le boson de Higgs, théorisé en 1964, n’a finalement été réellement « vu », et donc démontré, qu’en 2012, grâce aux expériences menées par l’accélérateur LHC au CERN à Genève.

Téléchargez l’ebook sur un exemple réussi de conception de cartes électroniques complexes

``CAEN. De la conception PCB aux nanoparticules, comment faire de grandes découvertes.``

De Viareggio à Genève, à la recherche des secrets de la matière

Le LHC du CERN est un accélérateur de particules d’un diamètre de 27 km qui sert à étudier la structure de la matière à l’échelle subnucléaire, c’est-à-dire à chercher des réponses aux questions fondamentales sur la réalité. Imaginez à quel point une telle machine peut être sophistiquée ! Eh bien, une grande partie de l’équipement électronique du LHC a été fabriquée par CAEN S.p.A. à Viareggio, en Toscane.

CAEN, spin-off de l’Institut National de Physique Nucléaire, est le fournisseur d’électronique des expériences menées dans le domaine de la physique les plus importantes. La société fournit les instruments électroniques les plus avancés pour les détecteurs de particules ou de radiations depuis plus de 40 ans. Grâce à des relations en étroite collaboration avec des laboratoires de recherche, dont le CERN, elle produit des instruments pour étudier des phénomènes tels que la physique des neutrinos ou l’étude de la matière noire, mais aussi pour réaliser des instruments dans le domaine industriel.

Les produits typiques de CAEN sont les alimentateurs électriques haute et basse tension pour les expériences en physique des particules et les équipements de traitement numérique des signaux. Ces appareils sont fabriqués grâce à un département de R&D, point fort de cette entreprise, composé de 40 physiciens et ingénieurs. La R&D de CAEN est précisément l’élément qui permet de mettre l’électronique au service d’une expérimentation scientifique aussi avancée que celle sur les nanoparticules.

Le besoin d’outils de conception avancés

L’autre exigence nécessaire à la réalisation des dispositifs sophistiqués de CAEN est l’utilisation d’outils de conception capables de gérer des cartes électroniques aux caractéristiques très poussées. « Lorsque notre équipe de R&D a commencé à concevoir des cartes à haute vitesse avec des mémoires DDR4 et des signaux allant jusqu’à 8 gigahertz » – expliquent les responsables de la conception hardware dans l’entreprise – « nous n’avons pas pu obtenir la confirmation de la CAO qu’elles fonctionnaient correctement. Au départ, nous nous sommes tournés vers un service externe utilisant HyperLynx pour intégrer la simulation dans le flux de conception ».

L’équipe de R&D a donc introduit PADS Professional à certains postes, car les autres outils de conception de PCB ne pouvaient pas traiter des projets aussi complexes. « En concevant avec PADS Professional, nous avons pu trouver une interactivité beaucoup plus rapide. C’est surtout la taille du projet qui a justifié un choix tel que l’introduction d’un nouvel outil dans l’entreprise. Un investissement initial dans la formation était nécessaire, mais justifié par une vitesse de conception plus importante. Dans PADS Professional, par exemple, les règles sont plus faciles à établir pour la définition des contraintes des signaux à haute vitesse. Mais nous avons également constaté des différences significatives en ce qui concerne l’élaboration des plans d’alimentation et le routage. »

L'accélérateur LHC du Cern

L'accélérateur LHC du Cern

Quand PADS Professional fait la différence

Le cas de CAEN est particulièrement significatif en ce qui concerne les différences entre les outils disponibles sur le marché aujourd’hui. Si, par exemple, d’autres outils facilitent la première approche pour leur interface conviviale, lorsque le projet devient un peu plus complexe, il est beaucoup plus avantageux d’adopter un outil comme PADS Professional. La possibilité de concevoir plus rapidement se traduit immédiatement par une baisse des coûts et la possibilité d’arriver plus tôt sur le marché.

D’un point de vue strictement technique, le cas que nous avons décrit rappelle notamment quatre caractéristiques qui font de PADS Professional un produit unique.

  1. La base de données intégrée par projet, elle assure l’intégrité et la continuité des données entre le schéma et le PCB et tout au long du flot de conception électronique, grâce à un échange de données synchrone.
  2. Le système de règles de conception avancées, il repose sur une structure de définition de règles physiques et électriques basée sur un tableur et définie au niveau de la base de données. Cela garantit une définition totale des règles de conception, grâce à une application unique accessible depuis l’ensemble du flot de conception électronique.
  3. La gestion du placement pour les groupes logiques, elle permet de ne plus travailler sur chaque composant, mais de travailler sur le placement des PCB en fonction des groupes logiques définis dans la schématique.
  4. Des simulateurs d’intégrité du signal « pre et post-layout» intégrés, ils sont basés sur la technologie Mentor HyperLynx mondialement reconnue. Ils permettent de contrôler la qualité des signaux tant dans la phase de spécification que dans la réalisation du PCB, jusqu’aux plus hautes fréquences utilisées aujourd’hui.

Voici donc la révélation d’un petit secret derrière une grande découverte scientifique. Pour atteindre les objectifs les plus ambitieux, il faut des personnes compétentes, motivées et imaginatives. Mais aussi des technologies à la hauteur de la tâche. Pour y parvenir, tout doit être au plus haut niveau, à commencer par le logiciel utilisé pour la conception.

Scarica ebook storia di successo PCB Design

Ebook

CAEN. De la conception PCB aux nanoparticules, comment faire de grandes découvertes.

Cet eBook raconte l’histoire d’un cas de réussite dans la conception de PCB appliquée à des projets complexes. Grâce à ce texte, vous pouvez en apprendre davantage sur :

  • comment une petite équipe de conception peut disposer d’un outil logiciel très sophistiqué mais facile à utiliser ;
  • comment assurer l’intégrité et la continuité des données entre le schéma et le PCB tout au long du flux électronique ;
  • comment disposer d’un système de règles de conception avancées et en faire le meilleur usage ;
  • comment gérer un planificateur de positionnement pour les groupes logiques ;
  • comment disposer de simulateurs d’intégrité des signaux « pre et post-layout » intégrés.
Share this post:
Celine WagnerDe la conception PCB aux nanoparticules, comment faire de grandes découvertes