PCB草图布线器：在更短时间内实现优质布线

与手动布线相比，自动布线的主要优势在于速度。但是，纯自动布线也有问题。时间证明，对于成功布线环境而言，用户控制、质量和性能都是必需的。大多数自动布线器都非常快速，但若质量不好，结果就需要进行大量编辑。

当质量较差时，清理布线结果的时间有时会比一开始就进行手动布线所需的时间更长。Mentor Graphics 的草图布线器可为设计人员带来通常只能在自动布线时才有的性能，同时，还能实现用户控制和布线质量。

相比手动布线，草图布线器凭借什么实现高性能呢?有两个主要因素，即出线优化和多条飞线布线。

出线优化

有了 BGA 和大型连接器后，其中会出现数百有时甚至数千条飞线。若 BGA 是 ASIC 或者若是没有布线管脚优化的 FPGA，由于彼此间交叉的飞线数量庞大，会成为非常复杂的布线问题;您可以在图 1 中看到其繁乱程度。这样的设计如果采用手动布线，如何让这些飞线的布线不会相互阻碍是最难的。

图 1：混乱飞线 = 高难度布线挑战

手动布线时，从一个 BGA 开始，布线可以按照非常有序的方式扇出出线至元器件边缘，逐个添加或使用 MultiPlow 批量添加。一开始就采用优化出线布线，则不难填满每层的所有通道。问题出现在到达目标元器件时。用非优化飞线布线至 BGA 会出现重大问题。现在，布线井然有序，但飞线的交叉只能说是一团糟。

初始飞线可以很轻松地布线到 BGA，但随着布线越来越多，则需要曲径才能完成。曲径走线很快就会阻挡其它布线，并且没有更多的通道用于新的走线。根据笔者的经验，估计这些布线中约 30% 需要重新布线，并在初始位置以不同的方向开始，以找到通往目标管脚或过孔的开放通道。

对失败布线路径重新布线是使布线变慢的最主要原因。即使在开始时从不同的方向重新布线，也不一定确保可以完成布线。这是件困难的事情，并且有时令人沮丧。通常，需要更多的过孔来完成布线。当然，若允许并应用管脚交换或自动管脚优化，布线挑战就没那么让人望而生畏。然而，并非始终允许这种让布线更直接的准备工作。

草图布线器如何处理出线优化，创造非凡的呢?在考虑要布线的飞线时，草图布线器将同时从 BGA 或连接器(或该用途的任何其它元器件)飞线的两端出线，并排列这些飞线使其无需额外过孔即完成布线。这种方法能使性能有巨大提升。请注意图 2 的示例。布线看起来干净，但需要进行的没有过孔的布线的走线顺序并不简单。

图 2：混乱飞线的草图布线器出线优化

多条飞线布线

草图布线器能实现高性能的另一方面在于，它能同时考虑从一条到数百条飞线的布线。笔者最近完成的一个示例是，在两个 BGA 之间布线 765 条飞线。笔者用了 6 层，并使用了不同的草图路径，在 18 分钟内完成了 650 条布线。每次使用草图布线器时，它会尝试对所有选择的飞线进行布线，并且若失败，它们会保持选中，可以使用草图布线器在下一层上对其进行布线，甚至可在需要时重新使用之前的草图路径。请记住，这种布线的实现未用到除现有扇出过孔外的任何额外的过孔。图 3 是这种布线在某一层上的示例。

仅使用扇出过孔在 6 个层上布线 650 条飞线，要花费您多长时间?

图 3：草图布线器，一层——6.5 分钟 151 条飞线

大型数字设计中，草图布线器比手动布线快超过 20 倍，这样的例子不胜枚举。但是，并非所有的设计都是这种类型。我们征求了测试版客户在对其设计使用草图布线技术后的预期。这里有一些反馈：

我们的问题如下：“您估计整体布线任务快了多少?”

“根据设计而定，如果 BGA 和大型网络组多，可提速 50%-60%。”

“我个人认为可提速 35%-40%。”

“我关注的是布线 DDR3，以前这需要 2.5 至 3 天的时间进行布线。现在只需大约 4 个小时即可完成!”

结论

这篇文章不仅向您介绍草图布线器的功能，还介绍了它如何处理布线的三个重要方面：控制、质量和性能。

Xpedition Layout 中的草图布线环境在用户控制、质量和性能方面表现卓越，是其在 PCB 布线上取得重大突破的核心要素。