CircuitMaker에서 Situs 토폴로지 자동 라우터를 사용한 자동 보드 레이아웃

이 Tools | AutoRoute 영역에는 자동 배선(autorouting) 및 팬아웃(fanout)과 관련된 명령이 포함됩니다.

Autoroutex

CircuitMaker 자동 배선기는 위상(topological) 기반으로, 배선 공간을 매핑하는 데 기하학적 제약을 받지 않는 다른 방식을 사용합니다. 즉, 설계 공간의 좌표 정보를 기준 프레임으로 사용해(격자로 분할하는 방식) 처리하는 대신, 위상 기반 자동 배선기는 좌표를 참조하지 않고 공간 내 장애물들의 상대적 위치만을 사용해 맵을 구성합니다. 이를 위해 인접한 장애물 사이의 공간을 삼각분할(triangulation)합니다. 이렇게 삼각분할된 맵은 라우팅 알고리즘이 시작 배선 지점에서 종료 배선 지점까지 장애물 쌍 사이를 “엮어가며(weave)” 통과하도록 하는 데 사용됩니다. 이 접근 방식의 가장 큰 강점은 맵이 독립적으로 형성된다는 점(장애물과 배선 경로는 어떤 형태든 가능)과 어떤 각도로도 공간을 통과할 수 있다는 점입니다. 라우팅 알고리즘은 직교 확장 라우터(rectilinear expansion routers)처럼 순수한 수직/수평 경로로만 제한되지 않습니다.

Autoroute 하위 메뉴 명령

Autoroute 하위 메뉴 명령을 사용하면 보드 전체를 배선하거나, 지정한 영역 내에서 배선하거나, 넷(nets) 및 컴포넌트 클래스(component classes) 같은 특정 객체의 연결만 배선할 수 있습니다.

다음 표는 하위 메뉴 명령을 설명합니다.

Situs Routing Strategies Dialog

이 대화상자는 Autoroute 하위 메뉴에서 Setup 또는 All 를 선택하여 열 수 있습니다.

주요 옵션은 아래와 같습니다.

• Report Window - 이 영역은 설계에 대한 사전 배선 분석을 기반으로 한 보고서를 표시하며, 자동 배선기가 준수할 현재 정의된 설계 규칙(각 규칙의 영향을 받는 설계 객체—넷, 컴포넌트, 패드—의 개수 포함), 모든 신호 라우팅 레이어에 대해 정의된 라우팅 방향, 드릴 레이어 페어 정의 등의 정보를 모아 제공합니다. 또한 라우터 성능에 영향을 줄 수 있는 잠재적 문제를 나열합니다. 이러한 경고에는 라우팅 방향이 Any로 설정된 라우팅 레이어가 포함될 수 있습니다. 가능한 경우 자동 배선을 더 잘 준비할 수 있도록 힌트도 제공됩니다. 나열된 오류/경고/힌트는 면밀히 검토해야 하며, 필요하다면 설계를 배선하기 전에 해당 라우팅 규칙을 조정해야 합니다.

• Edit Layer Directions - 클릭하면 Layer Directions 대화상자를 열 수 있으며, 여기서 필요에 따라 신호 레이어의 라우팅 방향을 수정할 수 있습니다.

• Edit Rules - 클릭하면 PCB Rules and Constraints Editor dialog를 엽니다. 또는 기존 라우팅 규칙을 직접 수정하려면 상단 영역에서 해당 규칙의 hyperlink 를 클릭합니다.
• Save Report As - 클릭하면 보고서를 HTML 문서로 저장합니다. 열리는 Save As dialog에서 필요에 따라 이름과 위치를 변경합니다.
• Available Routing Strategies - 자동 배선기가 설계를 배선하는 데 사용할 수 있는 현재 사용 가능한 모든 라우팅 전략을 나열합니다. 각 전략은 이름과 설명으로 표시됩니다. 일반적으로 2층 보드 및 다층 보드의 기본 라우팅 전략은 대부분의 배선 상황에 적합합니다. 다만 자동 배선기를 실행하기 전에 관련 라우팅 설계 규칙이 설정되어 있는지 확인하는 것이 중요합니다. 기본 라우팅 전략은 제거할 수 없습니다.
• Add/Edit/Duplicate - 클릭하면 Situs Strategy Editor dialog를 열어 사용자 정의 라우팅 전략을 목록에 추가하거나, 선택한 전략을 변경하거나, 현재 선택된 라우팅 전략을 복제할 수 있습니다.
• Lock All Pre-routes - 활성화하면 자동 배선기가 사전 배선된 넷을 삭제(“ripped up”)하고 다시 배선하는 것을 방지합니다. 종종 특정 넷은 수동으로 배선한 다음 나머지를 자동 배선합니다.
• Rip-up Violations After Routing - 활성화하면 자동 배선 세션이 완료된 후 정의된(그리고 적용 가능한) 설계 규칙을 위반하는 모든 배선을 제거(rip up)합니다.

Situs Strategy Editor Dialog

이 대화상자는 Situs Routing Strategies dialog에서 Add, Edit 또는 Duplicate를 클릭하여 열 수 있습니다.

이 대화상자에서는 Situs 자동 배선기의 라우팅 전략을(구성 라우팅 패스(알고리즘) 포함) 완전히 정의할 수 있습니다. 다양한 라우팅 패스의 포함 여부와 사용 순서가 자동 배선기의 ‘지능’을 구성합니다. 이러한 패스는 위상 맵에서 식별된 가상 라우팅 경로를 보드 상의 고품질 실제 배선으로 변환하는 데 사용됩니다.

주요 옵션은 아래와 같습니다.

• More/Less Vias - 슬라이더 바를 사용하여 자동 배선기의 비아(via) 사용 허용 수준을 정의합니다. 이는 더 빠른 배선 속도와 더 적은 비아 사용 사이의 트레이드오프입니다. 바를 오른쪽으로 이동하면 자동 배선기가 더 적은 비아를 배치하도록 제한되지만, 보드를 배선하는 데 걸리는 시간은 더 길어집니다. 바를 왼쪽으로 이동하면 배선 완료 시간이 더 빨라지지만, PCB에 자동 배선기가 추가 비아를 더 많이 배치하게 됩니다.
• Orthogonal - 이 옵션을 활성화하면 자동 배선기가 직교(90°) 경로로만 배선하도록 제한합니다. 이 옵션을 비활성화하면 자동 배선기가 필요에 따라 직교 또는 비직교(45°)로 배선할 수 있습니다.
• Available Routing Passes - 라우팅 전략에서 사용할 수 있는 라우팅 패스(알고리즘)를 나열합니다. 사용 가능한 패스는 다음과 같습니다:
  • Adjacent Memory - 연결(connection) 수준의 라우팅 패스입니다. 간단한 U 패턴으로 팬아웃이 필요한 인접한 동일 넷 핀을 배선하는 데 사용됩니다.
  • Clean Pad Entries - 연결 수준의 라우팅 패스입니다. 각 패드 중심에서 패드의 장축 방향을 따라 바깥쪽으로 다시 배선합니다.

• Completion - 연결 수준의 라우팅 패스입니다. 기본적으로 Main pass와 거의 동일하지만, 충돌을 해결하고 어려운 연결을 완료하기 위해 비용(costing)이 다르게 설정됩니다.
• Fan out Signal - Fanout Control에서 정의된 팬아웃 설정을 기반으로 하는 컴포넌트 수준 패스입니다. 패드의 패턴을 확인하고, 클리어런스, 라우팅 폭, 비아 스타일을 고려한 뒤, 설계 규칙에서 정의된 요구사항을 충족하도록 적절한 팬아웃 배열(인라인 행, 스태거드 등)을 선택합니다. 팬아웃은 신호 레이어로만 수행됩니다.
• Fan out to Plane - Fanout Control에서 정의된 팬아웃 설정을 기반으로 하는 컴포넌트 수준 패스입니다. 패드의 패턴을 확인하고, 클리어런스, 라우팅 폭, 비아 스타일을 고려한 뒤, 설계 규칙에서 정의된 요구사항을 충족하도록 적절한 팬아웃 배열(인라인 행, 스태거드 등)을 선택합니다. 팬아웃은 내부 플레인 레이어로만 수행됩니다.
• Globally Optimised Main - 연결 수준의 라우팅 패스입니다. 최적의 배선을 제공하며 첫 번째 반복(iteration)에서는 경합/위반을 무시합니다. 그런 다음 위반이 남지 않을 때까지 충돌 비용을 증가시키며 연결을 다시 배선합니다. 이 패스는 Orthogonal option을 활성화한 상태에서 함께 사용하면 보기 좋게 배선된 패턴을 만들 수 있습니다. 모따기(mitered) 코너 처리를 제공하려면 전략에 Recorner pass를 추가하십시오.
• Hug - 연결 수준의 라우팅 패스로, 가능한 최소 클리어런스로 기존 배선을 따라 각 연결을 다시 배선합니다. Hug 패스는 사용 가능한 배선 공간을 최대화하는 데 사용됩니다. 이 패스는 매우 느리다는 점에 유의하십시오.
• Layer Patterns - 연결 수준의 라우팅 패스입니다. 레이어 방향(허용 오차 내)과 일치하는 연결만 배선합니다. 사용 가능한 공간을 최대화하기 위해 기존 배선을 바짝 따라가거나(hug) 추종하도록 비용이 설정됩니다.
• Main - 연결 수준의 라우팅 패스입니다. 위상 맵을 사용해 배선 경로를 찾은 다음, push and shove 라우터를 사용해 제안된 경로를 실제 배선으로 변환합니다.
• Memory - 연결 수준의 라우팅 패스입니다. 동일 레이어에서 서로 다른 두 컴포넌트에 있는 두 핀이 X 또는 Y 좌표를 공유하는지 확인합니다.
• Multilayer Main - 연결(커넥션) 단위 라우팅 패스입니다. Main pass와 유사하지만, 다층 보드에 최적화된 비용(cost)으로 동작합니다.
• Recorner - 라우팅된 코너를 마이터링(mitering) 처리하기 위해 사용되는 연결 단위 라우팅 패스입니다. 이 패스는 전략에서 Orthogonal option이 활성화되어 있을 때 사용되며, 사실상 해당 설정을 덮어써서 각 라우트의 코너를 마이터링합니다. 사용 중인 전략에서 Orthogonal option이 비활성화되어 있다면, 오토라우터가 기본적으로 코너를 마이터링하므로 Recorner pass를 포함할 필요가 없습니다.
• Spread - 각 커넥션을 재라우팅하여, 여유 공간을 활용해 배선을 분산시키고 고정된 객체(예: 컴포넌트 패드) 사이를 통과할 때 배선 간격을 균등하게 만들려고 시도하는 연결 단위 라우팅 패스입니다. 이 패스는 매우 느리다는 점에 유의하십시오.
• Straighten - 코너 수를 줄이려고 시도하는 연결 단위 라우팅 패스입니다. 라우트를 따라 코너까지 이동한 다음, 그 코너에서 (수평/수직/45up/45down) 프로브를 수행하여 해당 넷(net) 상의 다른 라우팅된 지점을 탐색합니다. 발견되면, 이 새 경로가 라우팅 길이를 줄이는지 확인합니다.

• Passes in this Routing Strategy - 전략에 포함된 실제 라우팅 패스(알고리즘)를 나열합니다. 사용 가능한 패스 목록에서 원하는 패스를 추가할 수 있으며, 특정 결과를 얻기 위해 전체 전략 전반에 동일한 패스를 여러 번 추가할 수도 있습니다. 패스는 위에서 아래로 순서대로 실행됩니다. 이 순서는 Move Up  및 Move Down  버튼을 사용해 변경할 수 있습니다.

추가 오토라우트 명령

중지(Stop)

현재 라우팅 패스가 완료되는 시점에 오토라우터를 중지하는 데 사용합니다.

리셋(Reset)

오토라우터를 초기화하는 데 사용합니다.

일시정지(Pause)

오토라우터를 일시정지하는 데 사용합니다. 필요 시 다시 시작할 수 있습니다.

팬아웃(Fanout)

CircuitMaker에는 표면실장(SMD) 컴포넌트 팬아웃 도구가 포함되어 있습니다. 이스케이프 라우팅 엔진은 각 패드를 디바이스 가장자리 바로 바깥까지 빼내도록 라우팅을 시도하여, 해당 패드로의 라우팅 연결을 훨씬 쉽게 만듭니다.

팬아웃 하위 메뉴 명령

팬아웃 하위 메뉴 명령을 사용하면 Fanout Control 설계 규칙과 Fanout Options dialog의 설정에 따라 객체를 팬아웃할 수 있습니다.

다음 표는 하위 메뉴 명령을 설명합니다.

Fanout Options Dialog

이 대화상자는 Fanout sub-menu commands 중 어떤 것이든 클릭하여 열 수 있습니다.

이 대화상자에서는 팬아웃 및 이스케이프 라우팅 옵션을 지정할 수 있습니다. 일반적인 팬아웃 동작은, 사용되는 내부 패드(inner pad)를 먼저 전통적인 도그본(dog-bone: 끝에 비아가 있는 짧은 라우트) 방식으로 팬아웃하여 다른 레이어에 접근한 다음, 그 비아에서 디바이스 가장자리 바로 바깥까지 이스케이프 라우팅을 수행하는 것입니다. 이 과정은 모든 패드가 이스케이프 라우팅될 때까지 사용 가능한 라우팅 레이어를 통해 진행됩니다. 결과적으로, 해당 패드로의 라우팅 연결이 훨씬 쉬워집니다.

• Fanout Pads Without Nets - 넷이 할당되지 않은 경우에도 컴포넌트의 패드를 팬아웃하려면 활성화합니다. 이 옵션이 비활성화되면 넷이 할당된 패드만 팬아웃됩니다.
• Fanout Outer 2 Rows of Pads - (일반적으로 라우팅이 쉬운) 바깥쪽 2개 행을 포함하여 컴포넌트의 패드를 팬아웃하려면 이 옵션을 활성화합니다.

• Include escape routes after fanout completion - 각 팬아웃에 이스케이프 라우팅을 추가하려면 활성화합니다. 이스케이프 라우팅은 팬아웃 비아와 컴포넌트 패드에 트랙을 배치하여, 컴포넌트 가장자리까지 끌어내어 라우팅 연결을 더 쉽게 만듭니다.

• Update fanout using Blind Vias (BGA escape routing only) - 레이어 스택에서 구성된 드릴-페어 레이어 사이에 블라인드 비아를 배치하려면 활성화합니다. 이 옵션이 비활성화되면 드릴-페어 레이어 설정과 무관하게 관통 비아만 배치됩니다.

• Escape differential pair pads first if possible (same layer, same side) - 다른 팬아웃 작업을 수행하기 전에, 할당된 차동 페어(differential pair) 넷을 함께 팬아웃 및 이스케이프 라우팅하도록 활성화합니다. 이를 통해 두 라우트가 함께 유지됩니다. 팬아웃은 가능한 한 인접하게, 동일한 레이어에 이스케이프 라우팅 트랙을 배치합니다.