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レイアウト・ツール(プリント回路基板用)とは

レイアウトツール

2005/11/27 15:51
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 ボード用のレイアウト・ツール(layout tool)は,ボード上に部品を配置し,配線するためのツール。一般に,ボード設計用のEDAといえば,レイアウト・ツールを指すといえるほど中核のツールである。通常,EDAベンダはこのツールを中心に,回路図エディタ論理シミュレータフロアプランナ,各種の解析用ツールをひとまとめにしたシステムとして販売するケースが多い。

 従来,こうしたシステムはワークステーション上で稼働していたが,最近はパソコンの高性能化,低価格化により,パソコン上で動くものが増えた。

半自動処理に差異

 レイアウト・ツールは2つに分けられる。すなわち,対話的に設計するためのレイアウト・エディタ,そして自動レイアウト(自動配置配線)ツールである。

 レイアウト・エディタ(layout editor)は,対話的にボード上に部品を配置したり,配線パターンを作ったり,シルク情報(ボード上に書かれている部品の形状や名称,製品番号,会社名などのこと)を作成したりする。ほとんどのレイアウト・エディタは,オンライン(リアルタイム)の設計ルール・チェッカを備えている。これを使うと対話設計中に,電気的な接続関係や,配線パターン間隔,配線長といった物理的な設計ルールをチェックできる。また,レイアウト設計結果から製造データ(マスク・レイアウト情報,ドリル・データなど)を生成する機能をもつ。

 レイアウト・エディタでは,対話処理における操作性の良しあしが大きな評価指標となる。近年は,MotifやWindowsによるGUIの標準化が浸透し,各ベンダー間の基本操作に関する差異は少なくなった。半面,

  • 押しのけ配線
  • バス配線
  • 概略経路指示配線(スケッチ)

などの半自動処理で差異化が図られている。

 また,新しい実装技術への対応でもEDAベンダー間に差がある。MCMやビルドアップ基板など新たな実装技術の登場がEDAに与えるインパクトは大きい。例えば,ボンディング・ワイヤを使った部品端子と基板との接続や,内層への部品配置などは従来のツールでは想定していない。また,複数の層間を結ぶときに,複数のビアを螺旋状に位置を変えながら設けたり(スパイラル・ビア),階段上にずらして設ける(スタッガード・ビア)ような実装技術に対応したツールはまだ少ない。

電気特性を考慮した自動ツール

 従来,自動レイアウト・ツール(automatic placer and router)に求められていたことは,基板面積を小さくすることと,未結線が残らないようにすることだった。しかし,最近は,これに加えて,各種の電気特性を考慮しながら自動配置配線できるツールが注目を集めている。レイアウト後に発生した問題を修正する(バック・アノテーション型)のではなく,問題が発生しないようにレイアウト処理を進める(フォワード・アノテーション型)。

 こうしたツールに求められる条件として次の2つを挙げられる。すなわち,

(1)制約条件として指定された特性を達成できること,
(2)解析ツールと連携して動くこと,

である。

美しさを求めるのは見当違い

 自動配線ツールに対しては「1本でも接続できない未配線が残るならば使えない」とか「自動処理結果を目視で追うのは大変」といった批判の声がある。実際,最近の自動配線ツールが配線できない状況に陥ると,すでに配線領域を使い果たしており,後から手作業で修正できない場合が多い。また,川の流れのように整然と束ねたバス配線や,幾何的にバランスよく配置された部品群など,美しいレイアウト結果は期待できない。

 しかし,もともと美しいレイアウトは自動ツールの得意とするところでない。大切なことは,いかに短期間で,各種制約を満足し,100%結線するかである。自動化ツールと設計者でうまい役割分担を考えたい。


(99. 9. 6更新)

このEDA用語辞典は,日経エレクトロニクス,1996年10月14日号,no.673に掲載した「EDAツール辞典(NEC著)」を改訂・増補したものです。

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