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物理ルールチェックのご紹介

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初回公開日

November 18, 2024

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この記事は、Quilterの物理法則に基づくレイアウト自動化を使い、NXP i.MX 8M Mini搭載コンピューターを再現した過程を詳しく紹介するシリーズの一部です。 

本日、Quilterに物理ルールチェック(PRCs)を導入しました。物理ルールチェックは、従来の設計ルールチェック(DRCs)と併せて、Quilterが生成するレイアウトについて、次の点を確認します。

  1. 完了していることを確認します。
  2. 製造可能であることを確認します。そして、
  3. 仕様どおりに機能することを確認します。

QuilterでPRCsを試す

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PRCsとは?

ECADソフトウェアを使ったことがあれば、設計ルールチェック、略して「DRCs」という言葉を耳にしたことがあるでしょう。DRCsはユーザーが設定できるチェックで、通常はPCB設計が完了しているか(「すべて配線されているか?」)、製造可能か(「製作できるか?」)を確認するために使用します。

しかし、設計が完了し、製造可能であるからといって、必ずしも機能するとは限りません。DRCレポートに問題がなくても、多くのエンジニアは、製造に出した設計が実物となって手元に届いたとき、本当に動くかどうかを心配しています。

まさにそのために、私たちは物理ルールチェック(PRCs)を開発しました。

物理ルールチェックは、回路図に定義された物理制約ごとにQuilterが作成する、完全に自動化された「単体テスト」です。レイアウトの生成後、Quilterは対象に応じた一連のPRCsを実行し、各候補の設計品質を定量化します。その結果を、レビュー用のレポートにまとめます。

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A sample PRC report from Qpico, our Quilter-generated Raspberry Pi Pico design.
Quilterで生成したRaspberry Pi Pico設計「Qpico」の、PRCレポートの例です。

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DRCsと併せて物理ルールチェックを確認すると、製造性、コスト、性能の間にある設計上のトレードオフを探り、理解しやすくなります。そのため、最も重要な点を優先して最適化できます。

現在対応している物理制約と、それに関連するPRCsの一覧を以下に示します。この一覧は急速に拡大しています。

  • 差動ペア
    • 等長配線
    • 非結合区間の間隔
    • (近日対応)グランドプレーンとの重なり
  • 大電流ネット/ネットクラス
    • 過大な温度上昇が生じる配線の長さ
  • バイパスコンデンサ
    • ピンまでの距離
    • ビア数
  • シングルエンドのインピーダンス制御配線
    • (近日対応)配線幅と厚さ
    • (近日対応)グランドプレーンとの重なり

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PRCsの今後の展開

今回の物理ルールチェックの初回リリースは、物理を考慮する完全自動のPCB「コンパイラ」というビジョンの実現に向けた、小さいながらも重要な一歩です。真価を発揮するのは、これからです。

  • 短期的には、Quilterの候補レビューにPRCsをさらに深く組み込みます。PRCの結果を、候補の推奨、絞り込みの選択肢、視覚的なレビューワークフローの強化に活用することも含まれます。
  • 来年初めには、専門的な設計検証レポートを生成できるよう、PRCsの機能を拡張します。シミュレーションツールを用いて、各基板の重要な部分でシグナルインテグリティとパワーインテグリティが維持されていることを確認します。
  • 長期的には、PRCsは、Quilterの継続的な学習と改善を促す、重要なフィードバックシステムへと成長し、PCB設計者としての進歩を支えます。

新しい設計の送信とPRCsの実際の動作の確認には、app.quilter.aiをご利用ください。ご質問やご意見はありますか?このメールへの返信、またはQuilterアプリ内のチャットでお知らせください。

皆様のご感想を楽しみにしています!

QuilterでPRCsを試す

Quilterを実際に試す

Project Speedrunは、自律的なレイアウトの実際の姿と、Quilterが実現する時間短縮を示しました。次は、ご自身のハードウェアでお確かめください。

利用を始める

設計の検証

仕上げが完了したら、最後に確認するのはハードウェアが動作するかどうかです。電源投入時には電気的な不具合の多くが現れます。エンジニアにとって、緊張と期待が入り交じる瞬間です。

第4回に進む

設計の仕上げ

自律的なレイアウトにより、DRCを実施済みの完成した設計が得られます。仕上げは、製造に向けて最終調整するための短い精密な作業です。

第3回に進む

設計のコンパイル

設計の準備ができたら、次はQuilterに引き渡します。従来のワークフローでは、この段階でエンジニアとレイアウト担当者が設計意図を確認します。Quilterはこの打ち合わせを回路理解のプロセスに置き換えます。プロジェクトをアップロードし、制約条件がどう解釈されたかを確認して、ジョブを実行します。

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