Xtremepcb－Time To Market 时代--P

Xtremepcb 实施方案、Allegro 系统兼容性定制开发和应用经验
 
1. 背景介绍
当前全球化下的高度竞争，产品上市时间是企业赢利和生存核心竞争力量之
一。尤其在通讯和消费类电子领域，瞬间即逝的市场窗口要求企业必须大幅度缩
短产品开发和设计周期，而处于产品开发链后端的PCB 互连设计通常是Time To
Market 市场压力传递的最终承担者。ZTE 各产品开发部普遍期望能够将典型的
后端PCB 设计周期缩短30－50％。
为了加快开发和设计周期、降低成本和风险，愈来愈多的企业革新其设计方
法学。如协同产品设计（cPDm）、IP 重用等方法为企业普遍采用，包括配置能
够提高设计生产率的新构架的EDA 工具。就PCB 布线设计而言、目前尚以个人
为基础进行，团队协同设计方法在CAD 系统本身功能的限制下难于拓展。当今
PCB 设计的复杂程度使得无法将基于层算法的自动布线技术应用于设计设计过
程，缩短设计周期唯一能采用的是传统方法的手工的分割和合并方法和采用
24X7 的工作方式。该过程虽能缩短在某种程度上缩短设计周期，但实际应用中
存在许多不足，特别是缺乏多个设计者之间的实时沟通。另外，手工分割和合并
也存在不少问题。如何革新PCB 布线设计方法？如何将团队设计的概念扩展到
日常PCB 设计？我们选择了Mentor 公司创新的多人PCB 实时设计平台
Xtremepcb，并通过将该平台和ZTE 已有Allegro 系统的跨平台结合，将之整合
为统一的ZTE EDA 协同设计平台。通过该协同设计平台，我们成功地实现了PCB
互连设计的多人实时协同设计。现今我们可以充分利用分布在上海、深圳、南京
等地的设计资源，并能够根据需求对紧急的设计项目投入多人实时布线在短时间
内完成布线设计。Xtremepcb 在ZTE EDA 协同平台中的采用，使得我们PCB 设
计从个人为主的工作模式进入了团队协作的新设计模式。
本文介绍ZTE EDA 设计部对Xtrempcb 的实施方案、跨平台定制开发和
Xtremepcb 应用经验。
2. Xtremepcb 实施方案
Xtremepcb 是近20 年来PCB 设计技术上创新的技术，它使得PCB 布局布线
设计从单人模式走向了全新的多个设计者实时进行同步协同布线的模式。该技术
能够显著缩短设计周期。我们以Xtremepcb 为核心，整合已有EDA 系统基础构
架和其它系统，建立了ZTE EDA 设计部EDA 设计协同平台。Xtremepcb 在ZTE
并非作为一个单独的CAD 系统，而是作为ZTE EDA 设计协同平台的一个重要
组成部分实施。
该协同设计平台以 PCB 异地多人实时设计、评审、支持上下游无障碍的访
问EDA 设计数据为核心，EDA 内部通讯交流为功能。该平台由二个部分相对独
立又互相支持的部分组成,其和公司其它系统和IT 基础设施之关系如图1 所示。
1. 建立在 Mentor Graphics 公司 Xtremepcb 技术基础上并和公司现有Allegro 系
统兼容的PCB 异地或本地多人实时设计系统。
2. 基于 ZTE 即时通讯技术的语音和数据交换系统（ZTE IM）。
3. ZTE 核心IT 基础设施和Allegro 等EDA 系统

图 1 EDA 协同设计平台组成
公司 IT 硬件基础构架
Mentor
Xtremepcb 系统
Cadence
Allegro 系统
ZTE
cPDM 等系统
ZTE IM 即时通讯
在我们的EDA 系统设计平台中PCB 异地多人实时设计系统以Mentor
Graphics 公司Xtremepcb 为协同设计平台核心工具，通过和Mentor 中国联合开
发的接口透明地使Xtremepcb 能够完全和公司现有企业PCB 设计平台系统
Allegro 系统（设计输入，SI 仿真分析和CAM 数据输出）、库系统、流程100％
兼容，能够便利地和Allegro 系统相互交换设计数据。ZTE IM 即时通讯系统用
于多个设计者之间的语言沟通和交流。Xtremepcb 专门用于PCB 设计后端布局布
线。设计前期输入和生产后期输出以及同公司其它如cPDM 系统的结合继续采
用已有的集成方式。该实施构架的具有既保证了公司已有流程的平衡结合和原有
CAD 系统的投资保护，同时可充分完全地利用Xtremepcb 协同设计的功能。
Xtremepcb 本身支持LAN、WAN 等网络环境。并在在15K 以上的带宽条件
下就可以保证平滑协同工作。因此Xtremepcb 无须特别的实施过程。Xtremepcb
本身可以在任何设计者桌面启动服务进程。我们从保障设计服务端的稳定，提供
系统性能，我们将服务进程单独配置在专门的服务器。我们的配置架构如下：

图 2 Xtremepcb XDC/XDS 配置架构图
该种配置具有最大的灵活性和完全稳定性。所有服务进程可从任何一个设计
地点的服务器上启动，同时每个地点的设计者根据需求，通过授权获得Xtremepcb
许可证进入指定的Xtreme 设计Session。能够消除因WAN 网络上个别节点意外
中断而导致整体Xremepcb 设计Session 中断。
3. 基于 WEB 服务形式的AllExp2WayAssit 开发
CAD系统之间数据的转换对于融合多个CAD平台技术是关键而重要的一
步，尤其是需要数据100％的全面双向无错转换。为此，ZTE EDA部和Mentor
中国合作在Mentor Altoexp One Way Translator基础上开发了基于WEB服务的
Allegro和Expeditionpcb双向数据交换工具AllExp2wayAssit。该服务程序能够自动
将用户提交的Allegro数据转换为Expeditionpcb数据并自动将相应的
Expeditionpcb设计数据自动写入Allegro、支持丝印数据、Shape数据和测试点的
全面写入到Allegro数据、支持Allegro 所有物理规则和电气规则（CMS数据）的
提取、支持逻辑设计ECO更改。该系统保证了将Xtrempcb作为Plugin透明地接入
ZTE Allegro平台设计流程，使得设计者无需了解和掌握数据转换细节和工具的安
装。
该程序建立在ZTE EDA内部已有的WEB应用开发技术、EDA数据转换技术
上，以转换两大系统的基本数据库结构为核心。本程序的结构体系见下图3。

图3 AllExp2WayAssit WEB 结构体系
用户通过 IE 浏览器登陆系统,上传Allegro Brd 数据或Expeitionpcb 数据.WEB
层自动建立转换任务,并调用AllExp2WayAssit 层相关脚本控制程序启动相应的
ECAD 系统自动按预定的过程进行数据提取、整合和转换。最后，WEB 层以邮
件消息通知用户转换完成或需要纠错。原始数据、中间数据以及最后数据都通过
Oracle 数据层进行储存、管理和提取。整体过程对用户而言是完全透明的。图4
为该WEB 服务转换图例。

图4 AllEx2Way Assit WEB 服务
转换过程首先是通过 Perl 程序在服务端启动Allegro，自动加载相应的Skill
程序并执行相关命令输出中间格式数据Main_out。然后再启动perl 脚本程序和，
将中间格式数据转换为最终数据。该转换过程的重点是加入相关程序进行数据合
法性检查和提取Allegro 物理和电气规则进行综合转换为Expeditonpcb CES 等效
规则。启动Expeditionpcb 加载Expeditionpcb 数据，自动执行加载VBA Script 完
成HKP 数据输出和执行Shape 和丝印数据输出后退出。对于Expeditonpcb 数据
写入Allegro 的过程为通过Expeditionpcb Automation 层将布局布线数据、丝印数
据和Shape 数据以及管脚交换数据输出为Allegro 标准的布线器数据格式和中间
格式，然后写入到对应的Allegro 原始数据中。
以 WEB 服务为基础的AllExp2WayAssit 不但能够支持透明地将Xtremepcb
将集成到Allegro 平台上，而且由于我们加入了模拟人工智能处理程序，因此能
够理想地解决异构CAD 系统之间的差异性以及用户数据定义缺陷上的诸多问
题。
4. Xtremepcb 应用经验
􀁺 关于任务指派： 推荐采用 3 人组合模式进行协同设计。Xtremepcb 支持
各个设计者实时能够看到对方布线操作和实时更新布线结果，因此使得
PCB 设计门部能够利用其它地域的设计资源共同快速地完成复杂和苛刻
时间要求的PCB 布线设计。在Xtremepcb 的实际应用中，可以考虑将混
合信号PCB 设计分别指派给RF 工程师、高速工程师、电源工程师并利
用他们各自的专业长项完成相应部分的设计。另外，虽然Xtremepcb 最
多可以支持15 个设计者，但实际设计中，过多的设计者加入同一设计
Session，并非能获得线性的效率增长。从我们近期的实际测度看，每个
典型的设计Session 以分配3 个设计者较为合理。
􀁺 关于工具培训：推荐采用Xtremepcb 以Expeditionpcb 为基础。因此，在
采用Xtremepcb 前设计者应当熟悉Expeditionpcb 的操作。设计者对
Expeditonpcb 的熟悉程度影响Xtremepcb 的效率。因此预先的培训是必
要的。培训必须以实际设计需求为目标进行培训，比对同其它系统的差
异性，同时研究讨论Expeditionpcb 处理布线的特点和原因，这样使得设
计者能够很快掌握Expeditionpcb，充分理解工具的特点，最大可能性利
用Expeditonpcb Autoactive 技术之长。另外我们发现Expeditionpcb 许多
快捷操作和有关命令并非在在线手册上一一列出，包括个别重要的操作
命令是蕴含的，即无法在文档上查询到有关线索。我们在实际使用过程
中，通过专栏共享这些经验和方法使得团队很快掌握了Expeditionpcb 的
操作使用，包括技巧。
􀁺 关于 CES 的使用：推荐统一采用CES 作为所有物理和电气约束输入。
CES 是一个完整的物理规则和电气规则输入系统，支持复杂延迟公式的
输入。我们发现，虽然对于Keyin 网表格式使用CES 的使用会在一些情
况下出现和Expeditionpcb 数据同步上的问题，但这些问题如在进行协同
设计前进行必要的检查，均可以消除。在CES 中输入规则后，进行检查
核对是进行协同设计前必需的步骤。另外，多个设计者在进行设计前，
因充分理解CES 中的约束将有利于协同开展布线设计工作。
􀁺 关于自动 Tune： 推荐采用手工初调结合自动 Tune 的调线方式。在使用
初期不少设计者反映Expeditonpcb 自动调线无法实际使用，而手工调线
功能上不如Allegro 系统方便。我们通过分析，了解到Expeditonpcb 在
处理Tune 线上的一些特点。如存在下列情况之一，确实Expeditonpcb
自动Tune 线无反映：
1）要求长度约束的一组线内有部分线没有完成走完
2）目前处于有网格状态
3）公式设置错误或未设置公差
4）一组线内网络的属性有冲突
5）错误不当的Fromtos 或漏了某些Fromtos
当纠正这些问题后，自动Tune 就能够顺利运行。另外还有一个通常不容
易发现的问题：设计布线时某个Net 具有大于2 个Pin，其Topology 为MST，
但在CES 中，为了控制长度，设计者将Topology 修改为Custom Orded 了。
由于在CES 设置前，已经完成了该线段的布线，这个时候Expedtionpcb 自动
调线同样将无反应。这些情况，可以通过自布走线解决。实际上，当理解
Expeditionpcb 自动Tune 的特点和限制后，Expeditionpcb 自动调线速度效率
很高。 Expeditonpcb 自动调线的长处是特别能解决非常紧的公差等长要求，
比如5mil，而人工要处理这些问题是很费时间。ExpedtionPCB 自动调线的短
处是不能像人脑一样思考处理长短比差距很大的一组线等长调整。结合人脑
＋电脑可以在Xtremepcb 平台上取得理想的调线效率。
􀁺 关于 Harzard 和DFF：推荐将Harzard 和DFF 检查作为协同设计最后必
须进行的检查项目。Expeditionpcb 中的Harzrd 和DFF 能够帮助纠正设
计中存在的规则违背，具有优良的在线检查功能。虽然Expeditionpcb 支
持设计即正确，但设计过程中经常性的临时性规则更改，会存在局部已
完成区域规则的违背，因此Harzard 检查是必须的。而DFF 能够快速地
发现设计中存在的可制造性问题。同Valor 系统基于光栅算法相比，
Expeditionpcb 内建的数据库算法具有3 个数量级的速度优势，能消除绝
大多数常见的DFF 错误。
5. 展望未来
Xtremepcb 现今证实可稳定可靠地应用在异构CAD 环境。后续阶段，我们
拟开展对XtremeAR 联机自动布线技术的工作。
毫无疑问，Xtremepcb 是Time to MarketPCB 互连设计之利器。期望Mentor
能够将Xtremepcb 扩展到PCB 设计前后整体流程各个环节，支持高速分析和布
线协同进行。同时能尽快将全新的Topolopy Planner 和Topology Router 技术加入
到Xtremepcb，支持全过程的协同实时设计。