Platz und Route

Platz und Route ist eine Bühne im Design von Leiterplatten, integrierte Schaltkreise, und Feldprogrammierbare Gate-Arrays. Wie durch den Namen impliziert, besteht es aus zwei Schritten, Platzierung und Routing. Der erste Schritt, die Platzierung, beinhaltet die Entscheidung, wo alle platziert werden sollen elektronische Bauteile, Schaltkreis, und Logik Elemente in allgemein begrenzter Menge an Platz. Darauf folgt das Routing, das das genaue Design aller Drähte entscheidet, die zum Anschließen der platzierten Komponenten erforderlich sind. Dieser Schritt muss alle gewünschten Verbindungen implementieren und gleichzeitig den Regeln und Einschränkungen des Herstellungsprozesses folgen.

Ort und Route werden in mehreren Kontexten verwendet:

  • Leiterplatten, während der Komponenten werden grafisch auf der Tafel und die zwischen ihnen gezogenen Drähte platziert
  • Integrierte Schaltkreisewährend der a Layout eines größeren Blocks der Schaltung oder des gesamten Stromkreises entsteht aus Layouts kleinerer Unterblöcke
  • Fpgas, während der Logik Elemente werden auf dem Raster der FPGA platziert und miteinander verbunden

Diese Prozesse sind auf hohem Niveau ähnlich, die tatsächlichen Details sind jedoch sehr unterschiedlich. Mit den großen Größen moderner Designs wird dieser Vorgang normalerweise von durchgeführt elektronische Designautomatisierung (EDA) Tools.

In all diesen Kontexten ist das Endergebnis beim Platzieren und Routing das "Layout", eine geometrische Beschreibung des Ortes und der Drehung jedes Teils und des genauen Pfades jedes Drahtes, der sie verbindet.

Gelegentlich nennen einige Leute den gesamten Ort "Layout".

Gedruckte Leiterplatte

Das Design einer gedruckten Leiterplatte erfolgt nach der Erstellung von a schematisch und Generation von a Netzliste. Die generierte Netzliste wird dann in ein Layout -Tool gelesen und den Fußabdrücken der Geräte aus einer Bibliothek zugeordnet. Das Platzieren und Routing der Geräte kann jetzt beginnen.[1]

Das Platzieren und Routing erfolgt im Allgemeinen in zwei Schritten. Platzierung Die Komponenten kommen dann zuerst Routing die Verbindungen zwischen den Komponenten. Die Platzierung von Komponenten ist während der Routing -Phase nicht absolut, da sie sich durch Bewegen und Drehen möglicherweise weiterhin verändert, insbesondere mit Auszeichnungen mit komplexeren Komponenten wie FPGAs oder Mikroprozessoren. Ihre große Anzahl von Signale, und ihre Signalintegrität Die Bedürfnisse erfordern möglicherweise eine Optimierung der Platzierung.[2]

Das resultierende Design wird dann in Rs-274x ausgegeben Gerber -Format in das CAM -System des Herstellers einladen. Im Gegensatz zu einem IC -Layout, bei dem das gesamte fertige Layout in einer Grafikdatei gespeichert ist, werden für die PCB -Herstellung unterschiedliche Dateien und Formate benötigt. Die Herstellungsdaten bestehen aus einer Reihe von Gerber-Dateien, einer Bohrdatei und einer Pick-and-Place-Datei, die den Speicherort und die Ausrichtung der Geräte enthält, die für die automatisierte Platzierung der Geräte im Montageprozess generiert wurden.[1]

Feldprogrammierbares Gate-Array

Der Prozess des Platzierens und Routings für eine FPGA wird im Allgemeinen nicht von einer Person durchgeführt, sondern verwendet ein Tool, das vom FPGA -Anbieter oder eines anderen Softwareherstellers bereitgestellt wird. Die Notwendigkeit von Softwaretools ist auf die Komplexität der Schaltung innerhalb der FPGA und an die Funktion zurückzuführen, die der Designer ausführen möchte. FPGA -Designs werden unter Verwendung von Logikdiagrammen beschrieben, die enthalten sind Digitale Logik und Hardware -Beschreibung Sprachen wie zum Beispiel VHDL und Verilog. Diese werden dann durch ein automatisiertes Orts-and-Route-Verfahren eingesetzt, um eine Pinbelegung zu erzeugen, mit der mit den Teilen außerhalb des FPGA verbunden werden.[2]

Integrierte Schaltkreise

Die IC-Place-and-Route-Stufe beginnt normalerweise mit einer oder mehreren Schaltplänen, HDL-Dateien oder vorgefertigten Schaltplätzen IP -Kerne, oder eine Kombination aller drei. Es erzeugt ein IC -Layout, das automatisch in a konvertiert wird Maskenarbeit im Standard GDS II oder der OASE Format.[3]

Geschichte

Das endgültige Layout von frühen ICs und PCBs wurde als Klebeband von Rubylith an transparenter Film.

Schrittweise, elektronische Designautomatisierung automatisiert immer mehr von der Ort und Route. Zuerst beschleunigte es lediglich den Prozess, viele kleine Änderungen vorzunehmen, ohne viel Zeit damit zu verbringen, sich zu schälen und das Klebeband abzuhalten. Später Entwurfsregelprüfung beschleunigt den Prozess der Überprüfung der häufigsten Art von Fehlern. Spätere Autorouter beschleunigen den Routing -Prozess.

Einige Menschen hoffen, dass weitere Verbesserungen der Autoplacer und Autorouter letztendlich gute Layouts ohne menschliche Handanlagen erzeugen werden. Weitere Automatisierung führt zur Idee von a Silizium Compiler.

Verweise

  1. ^ a b J. Lienig, J. Scheible (2020). "Kap. 1.3.3: Physikalisches Design von gedruckten Leiterplatten". Grundlagen des Layoutdesigns für elektronische Schaltkreise. Springer. p. 26-27. doi:10.1007/978-3-030-39284-0. ISBN 978-3-030-39284-0. S2CID 215840278.
  2. ^ a b "Das Co-Design von FPGA/PCB erhöht die Herstellungserträge". Gedrucktes Schaltungsdesign und Herstellung. Abgerufen 2008-07-24.
  3. ^ A. Kahng, J. Lienig, I. Markov, J. Hu: "VLSI Physikalisches Design: Von der Grafikverteilung bis zum Timing -Verschluss", Springer (2011), doi:10.1007/978-90-481-9591-6, ISBN978-90-481-9590-9, S. 7-11.