歡迎來到電子設計的世界。現在是2016年，我們現在看到的技術比人類歷史的任何其他階段都更加成熟。也就是在今年，無人駕駛汽車被引入公眾領域，火箭以調整良好的精度從太空再著陸以便再次利用，摩爾定律繼續在無盡的增長軌跡中盛行。但是，在所有這些技術進步中漏掉了一項——一款優良的自動布線器。

自動布線器面臨的真正問題

盡管從工程師知道CAD起，PCB自動布線器就已出現了，但參與設計密集電路板的工程師幾乎完全忽略了自動技術的實施。也難怪會如此。從最初引入以來，自動布線算法幾乎沒有太多的變化。

將趨于停滯的技術與提供不同程度性能和配置自動布線技術的EDA廠商結合在一起，難怪自動布線器無法跟上潮流。本來可以節約設計時間并增強工作流程的技術沒有實質性進展，無法與經驗豐富的PCB工程師的專業知識和效率相匹配。自動布線器需要提供的真是僅僅如此嗎？

早期自動布線技術

EDA廠商生產的第一批自動布線器的結果和性能都較差。這些布線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孔。早期技術問題還包括：自動布線器局限于嚴格的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。為了修復自動布線器導致的拙劣布局，工程師經常需要投入比手動布線更長的時間。從一開始，自動布線就缺少一個良好的開端。
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無柵格自動布線示例[1]

80年代自動布線的進步

隨著時間的推移，自動布線技術只得到極少的改進，質量遠未達到PCB工程師的期望。存在的問題仍然是電路板布局空間處理不當、板層有偏差、以及太多的過孔。為了將這個問題繁多的技術向前推進，EDA廠商開始采用新型元件和電路板技術，以便輕松滿足信號完整性要求。

如果有種方式能表征當今時代自動布線技術的發展，硬件局限也會成為其障礙。如不能借助專用CPU和額外內存來支持所要求的數據，自動布線器算法就無法減小柵格尺寸來提供更好的布線質量。由于沒有基于硬件的解決方案，EDA廠商開始探索其他方法，包括基于形狀的自動布線。

通過以下方式，這些基于形狀的新型自動布線器確實滿足了電路板制造和信號完整性的要求：

在元件之間建立有效的互連

在自動布線過程中使用較少的過孔，從而降低PCB成本

在PCB板上使用更少板層，同時增加間距

盡管已經取得了這些進步，自動布線技術在客觀上仍然流于平庸。雖然EDA廠商克服了硬件局限，PCB工程師對自動布線技術的采用仍持懷疑態度。

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迷宮自動布線示例[2]

90年代乏善可陳的進步

在接近千禧年以前，自動布線器在持續改進新的功能，包括優化角度、推擠布線模式、更少使用過孔，甚至是移除額外線段的修線技術。另外，還有一些為了消除任何板層偏差的自動布線技術。

盡管所有這些新的進步聽上去極有希望，但它們對PCB設計團體產生了必要的影響嗎？不幸的是，沒有。EDA廠商越是將自動布線技術強加于不情愿的PCB設計師，產生的副作用就越多，包括：

電路板產量增加，但布線不完整且拙劣。

增加了自動布線配置的復雜性，需要專家級配置。

PCB設計師需要花費更多的時間來修復不良的自動布線路徑。

90年代發現了一個持續的趨勢 ——在設計接近完成時時，人工布線仍然是王道。

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基于形狀的自動布線

00年代會帶來新的希望嗎？

千禧年到來了，并帶來了改變PCB手動布線方式的新型元件和電路板技術。現在在大多數設計中，必須要減少過孔數目以保持信號完整性。信號開始需要延時/時間管理，差分對開始成為高速應用的標準，而BGA則成為許多較大引腳數封裝的首選。這些設計意識變化產生了河網布線（River-Routing）時代。

河網布線法的高效令人驚訝，并大幅減少了電路板上的過孔數量，均勻地使用各個板層，且沒有布線板層偏差。盡管取得了這些進步，卻一直很少被采用。為什么？這次不是因為技術，而是因為PCB設計師的習慣。因為PCB設計師在放置元件的過程中，不斷地在其腦海中對電路板進行布線模擬，這直接影響著部件如何/在何處放置，進而影響布線實施。對許多工程師來說，試圖用河網布線法來中斷這個工作流程的中間段是不可行的。

作為河網布線法的替代方法，出現了新的走線規劃趨勢。這個方法為設計師提供了完整工具集來配置自動布線設置，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布線，但配置屬性花費的時間仍多于人工布線流程的時間。

殊途同歸 - 目標相同，方法不同

盡管自動布線技術在過去三十年取得所有這些進步，但仍很少被大多數工程師采用。究竟是這些技術本身存在問題，還是PCB設計師的期望與自動布線器之間有沖突？

特別是，PCB工程師合作進行元器件布局和布線，經常在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。另一方面，自動布線器從下至上處理這個相同的布線問題，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出總線系統和子系統的草圖，然后將其作為人工布線流程的指南。工程師在放置元器件的過程中，通常會同時考慮幾個其他變量，包括交付日期、設計復雜性、產品成本等。

當然，還有令人畏懼的工程變更指令（ECO）。ECO會觸發噩夢般的連鎖反應，特別是當其影響到復雜的設計部分時，如BGA。就這些類型的任務而論，只有當自動布線器能優化走線逸出或扇出且不增加額外的過孔時，才會是高效的工具。盡管好的設計師能通過優化引腳分配來減少此流程的問題，但問題仍然存在，不論有沒有自動布線器。

什么是EDA行業真正需要的

三十年后的今天，我們仍在等待一種互動式布線器，只要點擊一次就能即時將期望的布線拓撲轉換成現實。要想得到重視，未來的自動布線技術需要包含些什么？

敏捷。這項技術需要足夠靈活，使PCB設計師能完全控制布線方向、位置和選擇，無論設計復雜性如何。

效率。這項技術布線所需時間更少，與手動布線相比更加高效。

簡便。這項技術需能容易地進行配置，使PCB設計師能按需要編輯路徑。

質量。在多板層布線和分布路徑時，此技術需要保證信號完整性的質量，且無板層偏差。

可靠性。此技術需要持續地產生可靠的結果，初次發布便可制造成功。

集成。此技術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聯。

價格合理。若要廣泛使用，需確保所有PCB設計師能夠負擔。

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以前

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以后（主動、快速）

世界各地的PCB設計師都在等待著真正的自動布線技術，但過去三十年并未讓我們對此技術抱有太多的信心。未來的結果也一樣嗎？我們有些東西要向您展示?？纯碅ltium Designer 17中有些什么。