PCB设计时代：自动布线器

最初，自动路由的想法听起来不错。一台能为您完美布线的机器？那不是太神奇了吗？不幸的是，早期的自动布线器远非完美。

我们发现在计算机辅助设计（CAD）出现之前，设计印刷电路板（PCB）是一项艰巨的工作，这将我们引向了自动布线器。

自动布线器是PCB世界中一个神秘而又神秘的野兽。实际上，自动路由引擎确实不是神话中的野兽，它们也不是那么神秘。它们是真实的，并且-信不信由你-有些人实际使用它们，但是为什么要这样做？事实是，如果您是一位经验丰富的电子设计师，那么您就会知道自动布线器通常无法满足要求。它们的设置很耗时，通常效果不理想，然后您可以花很多时间清理所有内容。

最初，自动路由的想法听起来不错。一台能为您完美布线的机器？那不是太神奇了！正是这种想法开始了最早的自动路由器的开发。最初的自动布线器远非完美。老实说，它们远没有什么好处。1980年代的早期自动布线器对电路板的布局空间管理不善，表现出层偏斜，并增加了过多的过孔。

如果有一种方法可以表征自动路由开发的早期时代，那就是“由硬件限制引起的困扰”。自动布线器算法根本无法减小网格大小以获得更好的布线质量，而不必诉诸专用CPU和额外的内存来支持所有必需的数据。在没有基于硬件的解决方案的情况下，EDA供应商开始探索其他途径，包括基于形状的自动路由。这些新的基于形状的自动布线器通过以下方式帮助满足了电路板制造和信号完整性要求：

l 在组件之间创建有效的互连。

l 通过在自动布线过程中添加更少的过孔来降低PCB成本。

l 增加间距，同时在PCB上使用更少的层。

即使有了这些进步，自动路由技术在客观上仍然保持中等水平。尽管EDA供应商设法克服了硬件限制，但PCB设计人员仍然犹豫采用自动布线技术。

与任何技术一样，进步仍在继续。在1990年代，引入了新功能，包括优化角度，推动和推动布线模式，减少通孔的使用，甚至上光以去除多余的线段。这些改进听起来不错，但对PCB设计社区影响不大。设计人员仍然必须花时间在开始之前设置自动布线器，然后在之后修复自动布线不良的路径，并且生产的某些电路板的布线不完善且优化不良。尽管在1990年代取得了进步-当涉及到实际设计时-手动布线仍然是最主要的。

世纪之交带来了许多新的组件和电路板技术，从而改变了手动布线PCB的方式。在大多数设计中，现在必须减少通孔以保存信号完整性，信号开始需要延迟或时间管理，差分对成为高速应用的规范，而BGA成为许多大引脚数器件的封装首选。这种设计意识的转变催生了泛舟时代。

河道法非常有效。它显着减少了板上的过孔数量，均匀利用了各层，并且没有布线层偏置。尽管取得了这些进步，但是该方法的采用却处于历史最低水平，但是为什么呢？这次不是技术。相反，这是PCB设计师的思维定势。由于PCB设计人员在放置组件时会不断在脑海中布线，因此这直接影响到零件的放置方式和位置，进而影响布线的实施。对于许多工程师而言，尝试使用河流路由方法中断此工作流的中途是不可行的。

作为河道的替代方案，出现了新的路线规划趋势。这种新方法为设计人员提供了用于配置自动路由设置的完整工具集，其中包括层堆栈定义，设计规则约束，信号屏蔽等。不幸的是，尽管迫切需要所有这些设置来证明PCB设计人员使用自动布线是合理的，但配置所有属性所花费的时间却比手工执行布线过程要长。

最终结果是，尽管自1980年代，1990年代和2000年代以来，自动路由技术取得了所有进步，但直到最近，该领域确实没有太多进展。如今，我们似乎已经退后一步，有了所谓的“辅助路由”。但这真的倒退了一步吗？我不这么认为。

通常，PCB工程师采用自顶向下的方法，通常在10,000英尺处可视化电路板布局，以识别逻辑组件的放置和互连点，然后进行组件的放置和手拉手布线。对于密集的电路板布局，工程师通常在纸上绘制总线系统和子系统的草图，然后将其用作手工布线过程的指南。另一方面，自动布线器从下至上一次解决了同一布线挑战，一次互连。

像Altium和Mentor Graphics这样的公司在开发辅助布线技术时会牢记正确的想法。借助这些技术，人们能够（但不是必需）像在一张纸上那样迅速绘制出所需的路线，然后让他们的ECAD工具完成其余的工作。这些工具甚至可以处理长度调整和差分对，如下面的两个屏幕截图所示。

 

选定的差分对进行布线

 

路由和调谐差分对

使用辅助布线方法而不是完全自动化的方法，设计人员可以以类似于计算机的速度来实现类似于人的结果。目前，似乎完全不值得尝试以自动化的方式进行工作。一个人需要花费数小时来设置程序，这对于硬件设计者来说已经是一个很大的麻烦。最重要的是，您对走线的路径没有任何发言权，从而导致走线和通孔杂乱无章。当前，至少在技术赶上并为我们完全布线之前，基于使用辅助路由器的中间立场提供了最佳解决方案。