PCB草圖布線(xiàn)器：在更短時(shí)間內實(shí)現優(yōu)質(zhì)布線(xiàn)

與手動(dòng)布線(xiàn)相比，自動(dòng)布線(xiàn)的主要優(yōu)勢在于速度。但是，純自動(dòng)布線(xiàn)也有問(wèn)題。時(shí)間證明，對于成功布線(xiàn)環(huán)境而言，用戶(hù)控制、質(zhì)量和性能都是必需的。大多數自動(dòng)布線(xiàn)器都非?？焖?，但若質(zhì)量不好，結果就需要進(jìn)行大量編輯。

當質(zhì)量較差時(shí)，清理布線(xiàn)結果的時(shí)間有時(shí)會(huì )比一開(kāi)始就進(jìn)行手動(dòng)布線(xiàn)所需的時(shí)間更長(cháng)。Mentor Graphics 的草圖布線(xiàn)器可為設計人員帶來(lái)通常只能在自動(dòng)布線(xiàn)時(shí)才有的性能，同時(shí)，還能實(shí)現用戶(hù)控制和布線(xiàn)質(zhì)量。

相比手動(dòng)布線(xiàn)，草圖布線(xiàn)器憑借什么實(shí)現高性能呢?有兩個(gè)主要因素，即出線(xiàn)優(yōu)化和多條飛線(xiàn)布線(xiàn)。

出線(xiàn)優(yōu)化

有了 BGA 和大型連接器后，其中會(huì )出現數百有時(shí)甚至數千條飛線(xiàn)。若 BGA 是 ASIC 或者若是沒(méi)有布線(xiàn)管腳優(yōu)化的 FPGA，由于彼此間交叉的飛線(xiàn)數量龐大，會(huì )成為非常復雜的布線(xiàn)問(wèn)題;您可以在圖 1 中看到其繁亂程度。這樣的設計如果采用手動(dòng)布線(xiàn)，如何讓這些飛線(xiàn)的布線(xiàn)不會(huì )相互阻礙是最難的。

圖 1：混亂飛線(xiàn) = 高難度布線(xiàn)挑戰

手動(dòng)布線(xiàn)時(shí)，從一個(gè) BGA 開(kāi)始，布線(xiàn)可以按照非常有序的方式扇出出線(xiàn)至元器件邊緣，逐個(gè)添加或使用 MultiPlow 批量添加。一開(kāi)始就采用優(yōu)化出線(xiàn)布線(xiàn)，則不難填滿(mǎn)每層的所有通道。問(wèn)題出現在到達目標元器件時(shí)。用非優(yōu)化飛線(xiàn)布線(xiàn)至 BGA 會(huì )出現重大問(wèn)題?，F在，布線(xiàn)井然有序，但飛線(xiàn)的交叉只能說(shuō)是一團糟。

初始飛線(xiàn)可以很輕松地布線(xiàn)到 BGA，但隨著(zhù)布線(xiàn)越來(lái)越多，則需要曲徑才能完成。曲徑走線(xiàn)很快就會(huì )阻擋其它布線(xiàn)，并且沒(méi)有更多的通道用于新的走線(xiàn)。根據筆者的經(jīng)驗，估計這些布線(xiàn)中約 30% 需要重新布線(xiàn)，并在初始位置以不同的方向開(kāi)始，以找到通往目標管腳或過(guò)孔的開(kāi)放通道。

對失敗布線(xiàn)路徑重新布線(xiàn)是使布線(xiàn)變慢的最主要原因。即使在開(kāi)始時(shí)從不同的方向重新布線(xiàn)，也不一定確?？梢酝瓿刹季€(xiàn)。這是件困難的事情，并且有時(shí)令人沮喪。通常，需要更多的過(guò)孔來(lái)完成布線(xiàn)。當然，若允許并應用管腳交換或自動(dòng)管腳優(yōu)化，布線(xiàn)挑戰就沒(méi)那么讓人望而生畏。然而，并非始終允許這種讓布線(xiàn)更直接的準備工作。

草圖布線(xiàn)器如何處理出線(xiàn)優(yōu)化，創(chuàng )造非凡的呢?在考慮要布線(xiàn)的飛線(xiàn)時(shí)，草圖布線(xiàn)器將同時(shí)從 BGA 或連接器(或該用途的任何其它元器件)飛線(xiàn)的兩端出線(xiàn)，并排列這些飛線(xiàn)使其無(wú)需額外過(guò)孔即完成布線(xiàn)。這種方法能使性能有巨大提升。請注意圖 2 的示例。布線(xiàn)看起來(lái)干凈，但需要進(jìn)行的沒(méi)有過(guò)孔的布線(xiàn)的走線(xiàn)順序并不簡(jiǎn)單。

圖 2：混亂飛線(xiàn)的草圖布線(xiàn)器出線(xiàn)優(yōu)化

多條飛線(xiàn)布線(xiàn)

草圖布線(xiàn)器能實(shí)現高性能的另一方面在于，它能同時(shí)考慮從一條到數百條飛線(xiàn)的布線(xiàn)。筆者最近完成的一個(gè)示例是，在兩個(gè) BGA 之間布線(xiàn) 765 條飛線(xiàn)。筆者用了 6 層，并使用了不同的草圖路徑，在 18 分鐘內完成了 650 條布線(xiàn)。每次使用草圖布線(xiàn)器時(shí)，它會(huì )嘗試對所有選擇的飛線(xiàn)進(jìn)行布線(xiàn)，并且若失敗，它們會(huì )保持選中，可以使用草圖布線(xiàn)器在下一層上對其進(jìn)行布線(xiàn)，甚至可在需要時(shí)重新使用之前的草圖路徑。請記住，這種布線(xiàn)的實(shí)現未用到除現有扇出過(guò)孔外的任何額外的過(guò)孔。圖 3 是這種布線(xiàn)在某一層上的示例。

僅使用扇出過(guò)孔在 6 個(gè)層上布線(xiàn) 650 條飛線(xiàn)，要花費您多長(cháng)時(shí)間?

圖 3：草圖布線(xiàn)器，一層——6.5 分鐘 151 條飛線(xiàn)

大型數字設計中，草圖布線(xiàn)器比手動(dòng)布線(xiàn)快超過(guò) 20 倍，這樣的例子不勝枚舉。但是，并非所有的設計都是這種類(lèi)型。我們征求了測試版客戶(hù)在對其設計使用草圖布線(xiàn)技術(shù)后的預期。這里有一些反饋：

我們的問(wèn)題如下：“您估計整體布線(xiàn)任務(wù)快了多少?”

“根據設計而定，如果 BGA 和大型網(wǎng)絡(luò )組多，可提速 50%-60%。”

“我個(gè)人認為可提速 35%-40%。”

“我關(guān)注的是布線(xiàn) DDR3，以前這需要 2.5 至 3 天的時(shí)間進(jìn)行布線(xiàn)?，F在只需大約 4 個(gè)小時(shí)即可完成!”

結論

這篇文章不僅向您介紹草圖布線(xiàn)器的功能，還介紹了它如何處理布線(xiàn)的三個(gè)重要方面：控制、質(zhì)量和性能。

Xpedition Layout 中的草圖布線(xiàn)環(huán)境在用戶(hù)控制、質(zhì)量和性能方面表現卓越，是其在 PCB 布線(xiàn)上取得重大突破的核心要素。