那些没有完全理解PCB布局流程或不知道如何使用当今高级EDA工具的人普遍存在一种误解：“我只需要按下自动布线按钮，让电脑布好所有的信号线，就能100%完成布局。这很简单，任何人都能做到。而且应该花不了几个小时。”

好吧，如果你急着勾选表示布局完成的那个框，那当然可以。但你的结果会像一团乱麻，而且很可能根本无法正常工作，甚至通不过信号完整性（SI）和电磁兼容性（EMC）测试。带着这种心态和方法，祝你好运吧。

如你所见，关于自动布线存在很多困惑。我将从一般意义上讨论布线和自动布线，谈谈我最初对布线工具的不信任，以及那个改变我看法的“恍然大悟”时刻。然后，针对具体的自动布线技术，我将主要聚焦于西门子（Siemens）的自动布线器。

布线与自动布线

让我们从设置信号走线的“布线”基线开始。传统的布线通过手动连接（布线）所有信号走线来完成，一点点地点击鼠标。然后，我们根据需要手动进行走线约束条件修改/调整，以满足设计要求。一旦完成了100%的布线，就会执行设计规则检查（design rule check，DRC），并且必须在事后解决所有标记的错误。至少可以说，这种传统方法是非常劳动密集型和耗时的。

当今最常用的布线形式是“手动交互式布线”，只有少数高端工具才具备自动化辅助的交互式布线功能。这种手动交互式布线是人力、软件工具使用以及一些有限自动化的结合。关键在于，用户手动执行并控制布线过程中的每一次鼠标点击，但同时，工具的自动化功能会根据已设定的约束条件，在过程中协助、限制并引导用户。

这种方法允许用户控制布线，而工具的自动化迫使用户在开始布线过程之前保持在用户预定义的一组规则/边界（约束条件）内。这是一种正确的构建方法，有助于在设计过程中根据设计要求维护所有信号布线。在这种方法中，当设计100%布线并执行DRC时，应该没有布线错误，因为用户使用受制约的自动化手动控制了这种方法的各个方面。

因为这是手动工作和自动化利用的结合，所以它也很耗时耗力，但结果比没有自动化辅助的手动布线更有效。由于采用了正确的构建方法，有更大的潜力以更少的返工产生更好的质量结果。但在设计过程中适应和实施变更是问题，也可能很耗时。

通过自动布线，设计师使用该工具的自动功能和功效来布线所有信号走线。这种方法会使布线大不相同。它能够以最高的精度高效、系统地布线所有信号走线，并且完成整个PCB的布线所需的人工工作量更少。实现优质布线的速度，以及执行“假设”情况分析并从动态变化中快速恢复的能力，使这种方法非常有吸引力。

但当我参加研讨会并仔细阅读社交媒体文章时，设计工程师几乎普遍不赞成自动布线信号走线。设计师以消极的方式看待自动布线。大多数人不采用这种自动化方法，尤其是那些了解当今EDA工具演变、具有经验丰富的设计师。在某种程度上，我理解这一点。

在我职业生涯的早期，我也不赞成使用自动布线器，也从来没有自动布线PCB，就是因为我不信任这个工具。让我们面对现实：当时，工具的自动布线功能不是很好。但现有我们正处于先进EDA工具的时代。今天的自动布线器比以往任何时候都要好。

值得注意的是，并非所有设计都可以自动布线。关键是知道如何以及何时采用自动布线器来发挥设计师的优势。从设计师三角的3个相互竞争的角度来运用PCB布局的原则也很重要：布局的可解性、性能和可制造性。必须在掌握EDA工具并控制及信任该工具以获得优势的同时这样做。控制和信任是决定用户是否使用自动布线器的两个关键词。但是，要取得成功需要多长时间和多少努力？

改变了我对自动布线看法的顿悟时刻

大约二十年前，在为一个大型军工/航空航天公司处理一个复杂且时间紧迫的项目时，我决定全身心投入自动布线。你知道我所说的那种疯狂项目：年底冲刺，客户直到最后一刻才拍板。变更不断，每天都有新情况发生。沟通以你能想象到的各种方式进行着，但项目截止日期却纹丝不动。

即使我日以继夜地努力，我也看不到在项目目标截止日期前完成设计的任何可能方法，而且多个设计师分班设计也不是一种选择。

作为最后的手段，我联系了当地的应用工程师（application engineer，AE），告诉他我会在Hail Marytry中尝试自动布线，以满足项目的最后期限要求。AE和我一起研究了布线。我们首先确保按照要求将约束条件加入自动布线器。然后，我深深地吸了一口气，慢慢地吐了出来。我只是放弃了我认为是对工具的控制。那一刻，我做出了一个艰难的选择，无论如何，我都要让这种自动布线器方法奏效。

我被自己能在几分钟或几个小时内取得成果的速度惊呆了......

刚开始设计结果有点不尽如人间。实际上，这非常艰难，因为我在项目进度表的这一点上缺乏耐心，更不用说我对自动布线器的态度很差，而且我对这种方法缺乏经验。那天结束时，我似乎已经掌握了它。我意识到，即使在使用自动布线器，我仍然可以控制设计。设计结果完全出乎我预期。我取得了良好的进展，几乎完成了近100%的布线。

我被自己能在几分钟或几个小时内取得成果的速度惊呆了，而手动方法需要几个小时或几天才能实现。实施那些可怕的即时变化现在真的令人大开眼界，尤其是我能够如此迅速地从中恢复过来。我不再将设计变更视为障碍或时间表杀手。现在，我只是把它们看作是我可忽略的典型障碍。锦上添花的是，现在仍然是，在SI、EMI和EMC模拟和分析方面，自动布线器能够完成多种假设情况分析，非常有帮助。

我永远不会忘记我给电子工程师的电话，以及他最初的回应，当时我告诉他我已经完成了设计，想与他见面。我不仅完成了设计，而且还有多个版本的设计供他选择。我不知道我俩谁更快乐——他还是我。

我们最终比目标截止日期提前了两周多一点就完成了设计，这一事实震惊了整个项目团队，包括我公司的领导层。比预期更早地发布设计，将其交付到制造阶段，使电子工程师能够悠闲地度过圣诞节假期，而其他3个PCB设计项目，仍在各自团队的设计过程中（使用手动方法）。

我也得到了一些应得的休息时间，从未被设计问题打扰。其他设计团队错过了截止日期，在那年的假期仍需要工作。而我们的设计在进入制造阶段之前，就已经在实验室中完全组装好了。

这一顿悟改变了我对PCB设计过程中布线的看法。我现在尽可能地使用自动化工具。正如我之前所述，并非所有设计都可以自动布线。但如果可能的话，我总是希望利用自动化工具。可能的情况下，我宁愿用自动化工具工作8个小时来获得18个小时的工作成果，也不愿工作18个小时来达到同样的工作成果。

西门子自动布线器实用工作流程

自动布线器已经发展了很长时间，而且比过去几年更容易设置和使用。以下实例是PCB设计师在使用西门子自动布线器时通常遵循的步骤。

01 设置设计约束条件：首先在约束条件管理器中定义所有电气和物理约束条件。这样可确保自动布线结果符合设计要求以及电路板的性能目标。

02 采用自动布线器：以受控的方式使用自动布器，系统地完成所需的所有布线。这是通过与第5步结合运行受控的自动布线器来实现的；此时的关键是战略暂停以进行审查、走线调整和整理正在进行的工作。

第2步备选选项：从第1步开始，然后对关键网、敏感数字、模拟、射频和高速差分对进行交互式布线或交互式示意图布线。如果用户还不够信任该工具，无法将全部控制权交给该工具来布线所有内容，则可以采用这种替代选项。相反，用户控制和限制少量布线的自动化。这为用户提供了他或她认为合适的完全控制权。这基本上就是我从一个只手动布线所有信号走线的人发展到一个只要在可能的情况下就利用自动布线器为我谋利的人的过程。这样做为我节省了时间，使我能够更快地适应变化并进行假设分析。

03 对关键区域采用示意图布线（如果采用第2步的备选选项）：示意图布线器非常适合引导布线穿过复杂区域（例如BGA扇出、内存总线），无需完全手动操作即可进行控制。很多时候，由于需要对特定密集和/或复杂的设计进行更具体的控制，我就决定采用这一具体步骤，而不是只运行自动布线器。

04 自动布线剩余网（如果采用第2步的备选选项）：在低优先级或批量数字网（例如GPIO、控制信号）上调用自动布线器，此时布局效率比微调控制更重要。

05 审查和优化：利用实时DRC检查、信号完整性分析仪及通孔最小化工具在提交设计前优化布局。

结束语

我已经使用自动布器很长时间了。控制和信任是关键。每个设计都有其特有的挑战。我尽可能多地采用自动或半自动的布线方法。但每个个体都不一样，我尊重他们的选择。

许多人在PCB设计中仍然选择不采用自动布线器布线信号走线，也可行。如果他们取得了成功，那对他们来说是件好事。但这可能需要更多的手动操作和更长的时间。如果你认为我的PCB布线技能值得商榷，允许我问你：凭借你在PCB设计方面的丰富经验和对各自工具的掌握，如果你与另一个已掌握自动布线器的版本正面交锋，在设计当今复杂PCB时，你认为你会在质量和速度方面赢得设计竞赛吗？

我的回答很简单：我会通过采用自动布线器来打败采用手动布线的自己。我相信许多PCB设计师在尝试了最新的自动布线技术后都会得出同样的结论。必须搞明白什么是最适合自己的，采用什么方法令自己感到舒适。

Stephen V.Chavez任Siemens EDA公司主要技术产品营销经理，兼任PCEA协会主席。

【本文转自公众号电子首席情报官ECIO，转载仅供学习交流。】