引言
对于智能汽车核心的“大脑”——PCB印制电路板而言，单位面积上能够集成多少功能，直接决定了整车电子架构的技术先进性。在理想汽车自研的Thor-U项目中，PCB板尺寸为210mm×191mm，布板密度高达68%。相比之下，行业标杆的PCB尺寸更大（341mm×201mm）——接近一张A4纸的大小，但布板密度仅为51%。如果将行业标杆PCB上的电子元器件按照我们68%的高密度标准重新排布，理想汽车只需更小面积的PCB板就能实现，相当于在一张A4纸上节省出接近两个手机大小的空间。对于空间有限的汽车舱室而言，极致的小型化设计不仅释放了更多宝贵空间，也为后续创新功能的接入预留了可能性。
那么，PCB到底是什么？什么样的PCB设计能称得上优秀？理想汽车如何实现68％的极致布板密度？下面，让我们一起来揭开PCB的奥秘。
- 什么是PCB？
PCB是Printed Circuit Board的缩写，中文称为印制电路板。它是一种用于电气连接和机械支撑的电子组件，简单说，它就是电子产品的骨架和神经网。其主要功能是在各种电子元器件之间提供电气连接和固定支撑，使得电子产品能够正常工作。
在我们的汽车当中，PCB虽然通常被隐藏在仪表盘后方、车载电脑、摄像头模块或座椅内部等位置，不容易看到，却承担着极其关键的角色——比如实时显示车辆数据、控制动力系统、保障安全、以及支持丰富有趣的车载娱乐功能，全都离不开PCB的支持。
1.1 直观感受PCB
- 第一印象：从外观上来看，它是一块绿色或者其他颜色的板子，上面焊着各种芯片、电容电阻和复杂的铜线。
- 纵向切片：如果把这板子像切蛋糕一样切开一层层看，其内部主要由绝缘介质和导电铜线组成。
- 透视图：PCB表面会安装元器件，每层有大量的导电铜线，这些铜线就是信息传递的“高速公路”，确保各种控制指令、传感器数据、电源能精准快速地传递。
- 什么是一个优秀的PCB设计？
在汽车领域，PCB的好坏直接影响到整车的性能和产品寿命。因为汽车的PCB需要在高温、低温、剧烈震动、潮湿甚至盐雾腐蚀等各种极端环境下，照样要稳稳地工作好多年。所以，一块优秀的PCB设计，必须在质量、技术、空间三方面做到极致平衡。
2.1 高质量：稳定压倒一切
作为整车的大脑，PCB必须极其可靠，它应具备优异的电气性能，确保在整车的生命周期内能稳定可靠的运行。而糟糕的PCB设计可能导致内部短路、产生异常发热，严重时会烧毁部件。
2.2 高效率：层叠优化，极致性能体验
通过科学的层叠设计和优化的层数、阶数选择，可以实现更紧凑、更合理的PCB结构，从而实现信号传输高效、能耗更低、响应更快。高效率不仅让驾驶体验更加顺畅，也便于工艺制造和后期维护。
2.3 小型化：省空间、加功能
车内的空间寸土寸金！为了给整车节省更多空间，兼容更多的车型，赋能整车更多的功能，优秀的PCB应是一个不断演进的小型化作品。
综上，一块真正称得上优秀的PCB，必须是高质量、高效率、小型化三者完美平衡的统一体。
- 质量为先：
极致严苛的测试及验证标准
理想汽车始终以“创造移动的家，创造幸福的家”为使命，将安全与质量置于核心位置。在高质量PCB设计与验证环节，我们建立了严谨的
3.1 PCB可靠性设计及测试——全生命周期质量护航
相比手机等消费级电子产品，汽车用的PCB电路板要面对更加恶劣的使用环境和更长的使用年限。因此，我们对PCB的可靠性设计和测试提出了更高的要求。
可靠性设计与测试，简单来说，就是在产品设计和生产过程中，充分考虑电路板可能面临的各种极端环境，如高温、低温、湿度变化、电气应力和化学腐蚀等，并通过一系列严格的模拟和加速老化实验进行全面验证。这样做能带来三大显著益处：
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提高产品可靠性：通过模拟真实环境，尽早发现潜在问题，提高产品的可靠性和稳定性。
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降低故障概率：可靠性测试可以有效降低产品在使用过程中出现故障的概率，用户更省心。
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提升产品竞争力：高可靠性的产品更能赢得客户的信赖，提升产品的市场竞争力。
为确保产品能应对各种复杂工况，我们在设计初期就融入可靠性理念，自主制定并严格执行经过多轮加速老化验证的材料与工艺标准，从源头预防潜在问题，全面提升电路板的可靠性和稳定性。后续产品测试中，我们同样坚持高标准，采用严苛的PCB可靠性测试，确保电路板在各种环境和电气负荷下的长期稳定表现。
具体来说，我们的PCB可靠性测试包括以下4项可靠性耐久测试，可保证PCB在生命周期内的可靠性：
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CAF导电阳极丝测试：评估材料在潮湿环境下的抗电迁移能力。
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TCT冷热冲击测试：考验电路板在冷热交替环境下的耐久性。
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SIR表面绝缘电阻测试：检测绝缘性能，预防短路或漏电。
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TST高温存储测试：确保电路板在高温下长期保持性能不变。
为了确保测试的科学性和权威性，我们在理想自研Thor-U项目中开发了一套专用PCB考试板，这在行业内十分少有。此外我们采用了独特工艺首次将考试板与产品板同步生产 （如下图），覆盖智能驾驶、区域控制器等多种应用场景，实现了产品板与考试板的完全一致，保证了绝对的可靠。这种方法在行业内尚属首创，充分体现了我们的技术创新能力。
通过以上多维度的设计规范和严苛测试，我们为汽车PCB的全生命周期构筑了坚实的质量护航屏障，让每一块电路板都可靠耐用、值得信赖。
3.2 板级信号仿真与测试——风险前置，覆盖全面
在智能汽车主控PCB设计中，信号完整性和可靠传输至关重要。我们在设计阶段对所有关键电源和高速信号进行全面仿真与严格实测，能够提前预判并规避潜在风险，确保每块电路板在实际应用中都能稳定、高效运行，从而大幅提升系统可靠性并降低后续开发难度。
目前，我们的仿真能力覆盖电源2大类和高速信号14大类，已覆盖算力平台产品涉及的所有关键电源和信号，具体覆盖内容如下：
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电源类：DC压降仿真和PDN阻抗仿真
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高速信号类：时域仿真和频域仿真 存储内存类信号：LPDDR5X，UFS，EMMC，OSPI； 图像处理类信号：GMSL，CPHY，DPHY； 以太网类信号：1000baseT1，SGMII，RGMII，XFI； 通讯类信号：CAN，LIN，USB。
下图直观展示了我们的Thor-U项目与行业标杆项目在板级信号仿真覆盖率方面的对比。可以看到，我们在所有关键环节都实现了100%覆盖，尤其是在高速信号的时域仿真方面，远超行业水平。
不仅如此，在设计阶段通过仿真前置风险后，我们还对实物板进行了严格测试。Thor-U项目的首版A0样板在首次测试中即实现全部一次性通过，进一步体现出我们在板级信号仿真与测试方面的领先和严谨。
综上，我们通过
- 焦点突破：
如何做到“极致小型化”？
聚焦高质量、高效率、小型化的PCB设计目标，算力平台已取得全域突破。尤其在小型化方向，我们通过创新技术路径实现行业领先。
随着新能源汽车竞争加剧，像自动驾驶、智能联网、增强现实等新功能越来越多。这些新需求会让车内空间越来越紧张。那么怎么在有限空间内，放下更多、更高效的电子系统？
面对空间挑战，我们在产品小型化方面一直在努力，自研数据驱动的引领行业的小型化设计方法，打造极致小型化产品。为整车节省更多空间，赋予整车更多功能和卖点，让用户有更优质的体验。
具体而言，我们的小型化产品有着极致的布板密度、合理的布局规划、高度模块化设计以及高密度集成技术。
4.1 极致的布板密度
什么是布板密度？简单讲，就是一块PCB上有多少面积被真正用来安装元器件和功能区域。如果同样大小的板子，能装得下更多功能与器件，布板密度就高，空间利用就更充分。
布板密度是综合衡量PCB空间利用效率的度量指标。在追求极致的布板密度的路上，我们做了以下两点创新，并以68％的布板密度做到了行业领先。
（1）独创的小型化布板密度计算方法，用数据指导设计，争做业界TOP。
- 布板密度=(top布板密度+bottom布板密度)/2 top布板密度=(top结构禁布区面积+top元器件面积+top测试点面积)/单板面积 bottom布板密度=(bottom结构禁布区面积+bottom元器件面积+bottom测试点面积)/单板面积
（2）自研开发的一键计算布板密度的辅助工具，指导小型化从可衡量到可量化，同时也使评估单板面积的时间缩短到以前的17%（从之前的3天缩短为0.5天）。
4.2 合理的布局规划
PCB设计不仅仅是“摆元器件”，更要早早规划好布局，让后续布线变得科学高效。为实现更紧凑的PCB设计，我们在布局规划阶段就追求极致的空间利用率，在“布局”阶段就把“布线”规划好，真正做到了手中无线，脑中有线，以充分利用PCB的全部面积，保证关键信号和电源路径短且交叉少。
4.3 高度模块化设计
模块化设计就是把具有相同功能的电路单元，设计成标准化的、更小巧的、可复用的“独立积木块”，这些“积木块”能像拼图一样灵活摆放，是我们实现小型化的重要手段，具体做法与产生效果如下：
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将具备相同功能的电路单元，设计成归一化、小型化、可复用的独立模块，使PCB设计更美观、更紧凑；
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模块可以根据实际需求进行灵活布局，最大化利用布局空间。
目前，行业标杆也具备模块化设计的意识，在模块小型化方面理想的设计优于行业标杆平均表现。
我们的创新与独特之处在于，正在把模块化设计做到硬件体系建设之中：通过模块库管理方式提高硬件设计和测试效率。
4.4 高密度集成技术
高密度集成（HDI）技术是小型化PCB的另一核心支柱。它使我们在有限的PCB面积上，能够集成并实现更复杂的电路功能。这主要依赖两方面技术：
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多层堆叠PCB设计：通过多层电路板带来更多布线空间，让复杂功能得以实现。
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先进激光钻孔工艺：比传统机械钻孔更精细，使得层与层之间连接密度更高，元件布局更紧凑。
这项技术是目前业界的先进实践，我们的应用也达到了相应水平，为我们的小型化目标提供了坚实支撑。
- 总结
本文介绍了PCB的基本概念及其在智能汽车中的核心作用，系统阐述了优秀PCB设计的三大要素：高质量、高效率和小型化。文章重点剖析了高质量与小型化在实际设计与应用中的创新实践和显著成效，充分展现了我们在PCB技术领域的突破与领先。未来，随着智能汽车持续发展，我们将继续推动PCB技术创新，赋能更多智能化应用，加速行业向更高水平迈进。