Nokia ist ein globales Technologieunternehmen, das in über 130 Ländern aktiv ist und 2021 einen Nettoumsatz von 22 Mrd. US-Dollar verzeichnete. (Bild: Siemens)
Am Standort Oulu in Finnland, der auch als „Heimat des Mobilfunks“ bezeichnet wird, vereint Nokia Forschung, Entwicklung und Produktion im Bereich Mobilfunk unter einem Dach. Der Standort profitiert vom umgebenden Industrieökosystem und Nokia kooperiert aktiv mit der Universität Oulu in der 5G- und 6G-Forschung. Die dort entwickelten, kompletten Mobilfunksysteme können aus Multiboard-Systemen bestehen, wobei ein Board über 15.000 Komponenten enthalten kann. Das Unternehmen sucht ständig nach Möglichkeiten, seine Designprozesse in diesem komplexen Umfeld weiter zu verbessern. Eine der komplexeren Herausforderungen, mit denen Nokia konfrontiert war, bestand in der Integration verschiedener Funktionen und einer Vielzahl von Technologien (digital, HF, Analog-Mixed-Signal) auf Einplatinenprodukten mit sehr kleinen Formfaktoren.
Die richtige Lösung finden
Die Arbeitsabläufe bei Nokia erstrecken sich über mehrere Teams und mehrere Bereiche. Dies erhöht die Bedeutung der gleichzeitigen Entwicklung und Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Designdisziplinen vom Entwurf bis zur Fertigung. Nokia wollte seinen Design-Flow beschleunigen und die Wiederverwendung physikalischer Designs effizienter gestalten. Das Unternehmen wandte sich daher an Siemens EDA, bei dem es bereits Kunde war. Basierend auf den identifizierten Anforderungen hat Siemens EDA seine Xpedition Enterprise Software um neue Methoden erweitert. Mit Xpedition konnten die Elektronikentwicklungsteams von Nokia das Concurrent Engineering und die Wiederverwendung bestehender Designs in neuen Produkten durch optimiertes Komponentenmanagement besser nutzen. Xpedition half auch dabei, die Prozessautomatisierung sowie die Genauigkeit und Geschwindigkeit der Designverifizierung zu verbessern.
„Die Implementierung von Xpedition war für uns die richtige Entscheidung. Mit Xpedition konnten wir die Designzeit bei gleichbleibender Qualität erfolgreich verkürzen.“
Die Vorteile der Wiederverwendung des physikalischen Designs
Die Wiederverwendung physikalischer Leiterplattendesigns ist in der Branche nicht sehr verbreitet. Sie wird jedoch immer beliebter, da Konstruktionsteams damit deutliche Zeiteinsparungen und geringere Entwicklungskosten erzielen können. Bei Nokia sind die Qualität der Produkte und die Zeit bis zur Markteinführung von entscheidender Bedeutung für den Erfolg. „Qualität steht für uns an erster Stelle, dann folgen Markteinführungszeit und Kosten“, sagt Ari Oinas, Technical Leader, PCB Design bei Nokia.
Die Vorteile der von Nokia verwendeten Xpedition-basierten Methodik zur Wiederverwendung sind für die Simulation von Leiterplatten besonders relevant. Natürlich muss alles auf dem Board simuliert werden, um die Funktionsfähigkeit zu gewährleisten, einschließlich des wiederverwendeten physikalischen Designs, des Schaltplans und des physikalischen Layouts. Da Nokia jedoch sehr komplexe Boards mit hoher Bestückungsdichte herstellt, ist es fast unmöglich, ein komplettes Design zu simulieren. Verschärft wird dies durch die Vielfalt der On-Board-Technologien und die unterschiedlichen Auswirkungen, die simuliert werden müssen, einschließlich HF, EMC, EMI und thermische Effekte.
„Nehmen wir den Fall eines Antennenarrays: Man erstellt den ersten Entwurf dieses kleinen Blocks“, sagte Oinas. „Dann lässt man ihn mehrmals durch die Simulation laufen und erhält die Änderungen zurück. Es gibt viele Änderungen an dieser einzelnen Blockinstanz. Da zwischen den Blöcken auch viel geroutet wird, ist dieser Prozess sehr zeitaufwändig.“
Bei der Xpedition-basierten Methodik zur Wiederverwendung wird eine Instanz, sobald sie fertiggestellt und verifiziert ist, als eine einzige Quelle der Wahrheit beibehalten. Xpedition ermöglicht, dass ein fertiges Element wiederverwendbarer physikalischer IP gesperrt ist und nicht verändert werden kann. Jedes Teammitglied – unabhängig von Fachgebiet oder Disziplin – kann sich auf die spezifischen wiederverwendbaren Blöcke verlassen. Ingenieure können diese bewährten Instanzen einfach dort platzieren, wo sie wollen, und wissen, dass sie funktionieren werden. Sie können bei Bedarf auch später Instanzen verschieben, ohne Fehler zu verursachen.
Das Management physikalischer Komponenten hat eindeutig von diesem neuen Ansatz profitiert. Vor der Einführung von Xpedition war es zeitaufwendiger, Fehler und Änderungen im Design oder in der Implementierung zurückzuverfolgen, insbesondere wenn mehrere Layout-Designer an demselben Board arbeiteten.
„Vor der Umstellung auf den Ansatz der physikalischen Wiederverwendung haben Designänderungen und sich wiederholende Aufgaben die Fehlerwahrscheinlichkeit erhöht. Das führte zu Prozessen, die nicht optimal waren.“
Schneller Weg zu hochwertigen 5G-Designs
Die Größe einer bestimmten Schaltung und das Ausmaß, in dem bereits implementierte Schaltpläne verwendet werden, entscheiden darüber, wie viel Zeit während des Designprozesses eingespart werden kann. Dennoch hat Xpedition Nokia wesentlich dabei geholfen, die Designproduktivität zu verbessern. „Die Zusammenarbeit mit Siemens war großartig“, sagte Oinas. „Dies hatte einen erheblichen Einfluss auf die Produktivität, da unser Entwicklungszyklus mit Xpedition verkürzt wurde. Gleichzeitig konnten wir in jedem Kanal eine gleichbleibende Qualität aufweisen. Angesichts der Komplexität unserer Board-Designs sind wir sehr zufrieden mit den Ergebnissen.“ Aufgrund dieses Erfolgs plant Nokia, die Xpedition-basierte Methodik zur Wiederverwendung in anderen fortschrittlichen Designs einzusetzen. Als Teil des Xcelerator-Portfolios von Siemens hilft Xpedition Nokia bereits heute, die 5G-Designs von morgen zu realisieren.
Chefredakteurin Elektronik-Titel und all-electronics.de, nach Unterlagen von Siemens
