如今社會(huì )正在日新月異的發(fā)展著(zhù)，產(chǎn)品更新?lián)Q代非?？?，如手機領(lǐng)域的發(fā)展就是證明，在這高速發(fā)展的今天，我們卻在所有技術(shù)進(jìn)步中漏掉了一項——一款優(yōu)良的PCB自動(dòng)布線(xiàn)器。

一、自動(dòng)布線(xiàn)器面臨的真正問(wèn)題

盡管從工程師知道CAD起，PCB自動(dòng)布線(xiàn)器就已出現了，但參與設計密集電路板的工程師幾乎完全忽略了自動(dòng)技術(shù)的實(shí)施。也難怪會(huì )如此。從最初引入以來(lái)，自動(dòng)布線(xiàn)算法幾乎沒(méi)有太多的變化。

將趨于停滯的技術(shù)與提供不同程度性能和配置自動(dòng)布線(xiàn)技術(shù)的EDA廠(chǎng)商結合在一起，難怪自動(dòng)布線(xiàn)器無(wú)法跟上潮流。本來(lái)可以節約設計時(shí)間并增強工作流程的技術(shù)沒(méi)有實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，無(wú)法與經(jīng)驗豐富的PCB工程師的專(zhuān)業(yè)知識和效率相匹配。自動(dòng)布線(xiàn)器需要提供的真是僅僅如此嗎？

二、早期自動(dòng)布線(xiàn)技術(shù)

EDA廠(chǎng)商生產(chǎn)的第一批自動(dòng)布線(xiàn)器的結果和性能都較差。這些布線(xiàn)器大多未對信號完整性提供指引或配置，通常在工藝中增加了太多的過(guò)孔。早期技術(shù)問(wèn)題還包括：自動(dòng)布線(xiàn)器局限于嚴格的X/Y柵格要求，但板層之間卻有偏差。

由于這些局限性，電路板空間通常會(huì )被浪費，而且工程師還要清理不均衡電路板布局的混亂情況。為了修復自動(dòng)布線(xiàn)器導致的拙劣布局，工程師經(jīng)常需要投入比手動(dòng)布線(xiàn)更長(cháng)的時(shí)間。從一開(kāi)始，自動(dòng)布線(xiàn)就缺少一個(gè)良好的開(kāi)端。

三、80年代自動(dòng)布線(xiàn)的進(jìn)步

隨著(zhù)時(shí)間的推移，自動(dòng)布線(xiàn)技術(shù)只得到極少的改進(jìn)，質(zhì)量遠未達到PCB工程師的期望。存在的問(wèn)題仍然是電路板布局空間處理不當、板層有偏差、以及太多的過(guò)孔。為了將這個(gè)問(wèn)題繁多的技術(shù)向前推進(jìn)，EDA廠(chǎng)商開(kāi)始采用新型元件和電路板技術(shù)，以便輕松滿(mǎn)足信號完整性要求。

如果有種方式能表征當今時(shí)代自動(dòng)布線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展，硬件局限也會(huì )成為其障礙。如不能借助專(zhuān)用CPU和額外內存來(lái)支持所要求的數據，自動(dòng)布線(xiàn)器算法就無(wú)法減小柵格尺寸來(lái)提供更好的布線(xiàn)質(zhì)量。由于沒(méi)有基于硬件的解決方案，EDA廠(chǎng)商開(kāi)始探索其他方法，包括基于形狀的自動(dòng)布線(xiàn)。

通過(guò)以下方式，這些基于形狀的新型自動(dòng)布線(xiàn)器確實(shí)滿(mǎn)足了電路板制造和信號完整性的要求：

1、在元件之間建立有效的互連

2、在自動(dòng)布線(xiàn)過(guò)程中使用較少的過(guò)孔，從而降低PCB成本

3、在PCB板上使用更少板層，同時(shí)增加間距

盡管已經(jīng)取得了這些進(jìn)步，自動(dòng)布線(xiàn)技術(shù)在客觀(guān)上仍然流于平庸。雖然EDA廠(chǎng)商克服了硬件局限，PCB工程師對自動(dòng)布線(xiàn)技術(shù)的采用仍持懷疑態(tài)度。

四、90年代乏善可陳的進(jìn)步

在接近千禧年以前，自動(dòng)布線(xiàn)器在持續改進(jìn)新的功能，包括優(yōu)化角度、推擠布線(xiàn)模式、更少使用過(guò)孔，甚至是移除額外線(xiàn)段的修線(xiàn)技術(shù)。另外，還有一些為了消除任何板層偏差的自動(dòng)布線(xiàn)技術(shù)。

盡管所有這些新的進(jìn)步聽(tīng)上去極有希望，但它們對PCB設計團體產(chǎn)生了必要的影響嗎？不幸的是，沒(méi)有。EDA廠(chǎng)商越是將自動(dòng)布線(xiàn)技術(shù)強加于不情愿的PCB設計師，產(chǎn)生的副作用就越多，包括：

1、電路板產(chǎn)量增加，但布線(xiàn)不完整且拙劣。

2、增加了自動(dòng)布線(xiàn)配置的復雜性，需要專(zhuān)家級配置。

3、PCB設計師需要花費更多的時(shí)間來(lái)修復不良的自動(dòng)布線(xiàn)路徑。

4、90年代發(fā)現了一個(gè)持續的趨勢 ——在設計接近完成時(shí)時(shí)，人工布線(xiàn)仍然是王道。

五、00年代會(huì )帶來(lái)新的希望嗎？

千禧年到來(lái)了，并帶來(lái)了改變PCB手動(dòng)布線(xiàn)方式的新型元件和電路板技術(shù)?，F在在大多數設計中，必須要減少過(guò)孔數目以保持信號完整性。信號開(kāi)始需要延時(shí)/時(shí)間管理，差分對開(kāi)始成為高速應用的標準，而B(niǎo)GA則成為許多較大引腳數封裝的首選。這些設計意識變化產(chǎn)生了河網(wǎng)布線(xiàn)（River-Routing）時(shí)代。

河網(wǎng)布線(xiàn)法的高效令人驚訝，并大幅減少了電路板上的過(guò)孔數量，均勻地使用各個(gè)板層，且沒(méi)有布線(xiàn)板層偏差。盡管取得了這些進(jìn)步，卻一直很少被采用。為什么？這次不是因為技術(shù)，而是因為PCB設計師的習慣。因為PCB設計師在放置元件的過(guò)程中，不斷地在其腦海中對電路板進(jìn)行布線(xiàn)模擬，這直接影響著(zhù)部件如何/在何處放置，進(jìn)而影響布線(xiàn)實(shí)施。對許多工程師來(lái)說(shuō)，試圖用河網(wǎng)布線(xiàn)法來(lái)中斷這個(gè)工作流程的中間段是不可行的。

作為河網(wǎng)布線(xiàn)法的替代方法，出現了新的走線(xiàn)規劃趨勢。這個(gè)方法為設計師提供了完整工具集來(lái)配置自動(dòng)布線(xiàn)設置，包括層堆棧定義、設計規則約束條件、信號屏蔽等。所有這些設置都是為了確保能夠自動(dòng)布線(xiàn)，但配置屬性花費的時(shí)間仍多于人工布線(xiàn)流程的時(shí)間。

六、殊途同歸 - 目標相同，方法不同

盡管自動(dòng)布線(xiàn)技術(shù)在過(guò)去三十年取得所有這些進(jìn)步，但仍很少被大多數工程師采用。究竟是這些技術(shù)本身存在問(wèn)題，還是PCB設計師的期望與自動(dòng)布線(xiàn)器之間有沖突？

特別是，PCB工程師合作進(jìn)行元器件布局和布線(xiàn)，經(jīng)常在10,000英尺的電路板布局視圖中識別邏輯元器件的放置和互連點(diǎn)。另一方面，自動(dòng)布線(xiàn)器從下至上處理這個(gè)相同的布線(xiàn)問(wèn)題，每次互連一處。

對于更密集的電路板布局，工程師通常在紙上畫(huà)出總線(xiàn)系統和子系統的草圖，然后將其作為人工布線(xiàn)流程的指南。工程師在放置元器件的過(guò)程中，通常會(huì )同時(shí)考慮幾個(gè)其他變量，包括交付日期、設計復雜性、產(chǎn)品成本等。

當然，還有令人畏懼的工程變更指令（ECO）。ECO會(huì )觸發(fā)噩夢(mèng)般的連鎖反應，特別是當其影響到復雜的設計部分時(shí)，如BGA。就這些類(lèi)型的任務(wù)而論，只有當自動(dòng)布線(xiàn)器能優(yōu)化走線(xiàn)逸出或扇出且不增加額外的過(guò)孔時(shí)，才會(huì )是高效的工具。盡管好的設計師能通過(guò)優(yōu)化引腳分配來(lái)減少此流程的問(wèn)題，但問(wèn)題仍然存在，不論有沒(méi)有自動(dòng)布線(xiàn)器。

七、什么是EDA行業(yè)真正需要的

三十年后的今天，我們仍在等待一種互動(dòng)式布線(xiàn)器，只要點(diǎn)擊一次就能即時(shí)將期望的布線(xiàn)拓撲轉換成現實(shí)。要想得到重視，未來(lái)的自動(dòng)布線(xiàn)技術(shù)需要包含些什么？

1、敏捷。這項技術(shù)需要足夠靈活，使PCB設計師能完全控制布線(xiàn)方向、位置和選擇，無(wú)論設計復雜性如何。

2、效率。這項技術(shù)布線(xiàn)所需時(shí)間更少，與手動(dòng)布線(xiàn)相比更加高效。

3、簡(jiǎn)便。這項技術(shù)需能容易地進(jìn)行配置，使PCB設計師能按需要編輯路徑。

4、質(zhì)量。在多板層布線(xiàn)和分布路徑時(shí)，此技術(shù)需要保證信號完整性的質(zhì)量，且無(wú)板層偏差。

5、可靠性。此技術(shù)需要持續地產(chǎn)生可靠的結果，初次發(fā)布便可制造成功。

6、集成。此技術(shù)需與我們的現有設計方案集成，并與我們的設計約束條件關(guān)聯(lián)。

7、價(jià)格合理。若要廣泛使用，需確保所有PCB設計師能夠負擔。

相信隨著(zhù)PCB自動(dòng)布線(xiàn)器技術(shù)的不斷發(fā)展，將更加人性化，將逐漸被工程師們所接受，而將來(lái)PCB自動(dòng)布線(xiàn)器的廣泛應用必將造福PCB生產(chǎn)商，也將惠及PCBA加工廠(chǎng)。