Xtremepcb 實(shí)施方案、Allegro 系統(tǒng)兼容性定制開發(fā)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)
?
1. 背景介紹
當(dāng)前全球化下的高度競爭，產(chǎn)品上市時間是企業(yè)贏利和生存核心競爭力量之
一。尤其在通訊和消費(fèi)類電子領(lǐng)域，瞬間即逝的市場窗口要求企業(yè)必須大幅度縮
短產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計周期，而處于產(chǎn)品開發(fā)鏈后端的PCB 互連設(shè)計通常是Time To
Market 市場壓力傳遞的最終承擔(dān)者。ZTE 各產(chǎn)品開發(fā)部普遍期望能夠?qū)⒌湫偷?br>后端PCB 設(shè)計周期縮短30－50％。
為了加快開發(fā)和設(shè)計周期、降低成本和風(fēng)險，愈來愈多的企業(yè)革新其設(shè)計方
法學(xué)。如協(xié)同產(chǎn)品設(shè)計（cPDm）、IP 重用等方法為企業(yè)普遍采用，包括配置能
夠提高設(shè)計生產(chǎn)率的新構(gòu)架的EDA 工具。就PCB 布線設(shè)計而言、目前尚以個人
為基礎(chǔ)進(jìn)行，團(tuán)隊(duì)協(xié)同設(shè)計方法在CAD 系統(tǒng)本身功能的限制下難于拓展。當(dāng)今
PCB 設(shè)計的復(fù)雜程度使得無法將基于層算法的自動布線技術(shù)應(yīng)用于設(shè)計設(shè)計過
程，縮短設(shè)計周期唯一能采用的是傳統(tǒng)方法的手工的分割和合并方法和采用
24X7 的工作方式。該過程雖能縮短在某種程度上縮短設(shè)計周期，但實(shí)際應(yīng)用中
存在許多不足，特別是缺乏多個設(shè)計者之間的實(shí)時溝通。另外，手工分割和合并
也存在不少問題。如何革新PCB 布線設(shè)計方法？如何將團(tuán)隊(duì)設(shè)計的概念擴(kuò)展到
日常PCB 設(shè)計？我們選擇了Mentor 公司創(chuàng)新的多人PCB 實(shí)時設(shè)計平臺
Xtremepcb，并通過將該平臺和ZTE 已有Allegro 系統(tǒng)的跨平臺結(jié)合，將之整合
為統(tǒng)一的ZTE EDA 協(xié)同設(shè)計平臺。通過該協(xié)同設(shè)計平臺，我們成功地實(shí)現(xiàn)了PCB
互連設(shè)計的多人實(shí)時協(xié)同設(shè)計。現(xiàn)今我們可以充分利用分布在上海、深圳、南京
等地的設(shè)計資源，并能夠根據(jù)需求對緊急的設(shè)計項(xiàng)目投入多人實(shí)時布線在短時間
內(nèi)完成布線設(shè)計。Xtremepcb 在ZTE EDA 協(xié)同平臺中的采用，使得我們PCB 設(shè)
計從個人為主的工作模式進(jìn)入了團(tuán)隊(duì)協(xié)作的新設(shè)計模式。
本文介紹ZTE EDA 設(shè)計部對Xtrempcb 的實(shí)施方案、跨平臺定制開發(fā)和
Xtremepcb 應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。
2. Xtremepcb 實(shí)施方案
Xtremepcb 是近20 年來PCB 設(shè)計技術(shù)上創(chuàng)新的技術(shù)，它使得PCB 布局布線
設(shè)計從單人模式走向了全新的多個設(shè)計者實(shí)時進(jìn)行同步協(xié)同布線的模式。該技術(shù)
能夠顯著縮短設(shè)計周期。我們以Xtremepcb 為核心，整合已有EDA 系統(tǒng)基礎(chǔ)構(gòu)
架和其它系統(tǒng)，建立了ZTE EDA 設(shè)計部EDA 設(shè)計協(xié)同平臺。Xtremepcb 在ZTE
并非作為一個單獨(dú)的CAD 系統(tǒng)，而是作為ZTE EDA 設(shè)計協(xié)同平臺的一個重要
組成部分實(shí)施。
該協(xié)同設(shè)計平臺以 PCB 異地多人實(shí)時設(shè)計、評審、支持上下游無障礙的訪
問EDA 設(shè)計數(shù)據(jù)為核心，EDA 內(nèi)部通訊交流為功能。該平臺由二個部分相對獨(dú)
立又互相支持的部分組成,其和公司其它系統(tǒng)和IT 基礎(chǔ)設(shè)施之關(guān)系如圖1 所示。
1. 建立在 Mentor Graphics 公司 Xtremepcb 技術(shù)基礎(chǔ)上并和公司現(xiàn)有Allegro 系
統(tǒng)兼容的PCB 異地或本地多人實(shí)時設(shè)計系統(tǒng)。
2. 基于 ZTE 即時通訊技術(shù)的語音和數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)（ZTE IM）。
3. ZTE 核心IT 基礎(chǔ)設(shè)施和Allegro 等EDA 系統(tǒng)

圖 1 EDA 協(xié)同設(shè)計平臺組成
公司 IT 硬件基礎(chǔ)構(gòu)架
Mentor
Xtremepcb 系統(tǒng)
Cadence
Allegro 系統(tǒng)
ZTE
cPDM 等系統(tǒng)
ZTE IM 即時通訊
在我們的EDA 系統(tǒng)設(shè)計平臺中PCB 異地多人實(shí)時設(shè)計系統(tǒng)以Mentor
Graphics 公司Xtremepcb 為協(xié)同設(shè)計平臺核心工具，通過和Mentor 中國聯(lián)合開
發(fā)的接口透明地使Xtremepcb 能夠完全和公司現(xiàn)有企業(yè)PCB 設(shè)計平臺系統(tǒng)
Allegro 系統(tǒng)（設(shè)計輸入，SI 仿真分析和CAM 數(shù)據(jù)輸出）、庫系統(tǒng)、流程100％
兼容，能夠便利地和Allegro 系統(tǒng)相互交換設(shè)計數(shù)據(jù)。ZTE IM 即時通訊系統(tǒng)用
于多個設(shè)計者之間的語言溝通和交流。Xtremepcb 專門用于PCB 設(shè)計后端布局布
線。設(shè)計前期輸入和生產(chǎn)后期輸出以及同公司其它如cPDM 系統(tǒng)的結(jié)合繼續(xù)采
用已有的集成方式。該實(shí)施構(gòu)架的具有既保證了公司已有流程的平衡結(jié)合和原有
CAD 系統(tǒng)的投資保護(hù)，同時可充分完全地利用Xtremepcb 協(xié)同設(shè)計的功能。
Xtremepcb 本身支持LAN、WAN 等網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。并在在15K 以上的帶寬條件
下就可以保證平滑協(xié)同工作。因此Xtremepcb 無須特別的實(shí)施過程。Xtremepcb
本身可以在任何設(shè)計者桌面啟動服務(wù)進(jìn)程。我們從保障設(shè)計服務(wù)端的穩(wěn)定，提供
系統(tǒng)性能，我們將服務(wù)進(jìn)程單獨(dú)配置在專門的服務(wù)器。我們的配置架構(gòu)如下：

圖 2 Xtremepcb XDC/XDS 配置架構(gòu)圖
該種配置具有最大的靈活性和完全穩(wěn)定性。所有服務(wù)進(jìn)程可從任何一個設(shè)計
地點(diǎn)的服務(wù)器上啟動，同時每個地點(diǎn)的設(shè)計者根據(jù)需求，通過授權(quán)獲得Xtremepcb
許可證進(jìn)入指定的Xtreme 設(shè)計Session。能夠消除因WAN 網(wǎng)絡(luò)上個別節(jié)點(diǎn)意外
中斷而導(dǎo)致整體Xremepcb 設(shè)計Session 中斷。
3. 基于 WEB 服務(wù)形式的AllExp2WayAssit 開發(fā)
CAD系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換對于融合多個CAD平臺技術(shù)是關(guān)鍵而重要的一
步，尤其是需要數(shù)據(jù)100％的全面雙向無錯轉(zhuǎn)換。為此，ZTE EDA部和Mentor
中國合作在Mentor Altoexp One Way Translator基礎(chǔ)上開發(fā)了基于WEB服務(wù)的
Allegro和Expeditionpcb雙向數(shù)據(jù)交換工具AllExp2wayAssit。該服務(wù)程序能夠自動
將用戶提交的Allegro數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為Expeditionpcb數(shù)據(jù)并自動將相應(yīng)的
Expeditionpcb設(shè)計數(shù)據(jù)自動寫入Allegro、支持絲印數(shù)據(jù)、Shape數(shù)據(jù)和測試點(diǎn)的
全面寫入到Allegro數(shù)據(jù)、支持Allegro 所有物理規(guī)則和電氣規(guī)則（CMS數(shù)據(jù)）的
提取、支持邏輯設(shè)計ECO更改。該系統(tǒng)保證了將Xtrempcb作為Plugin透明地接入
ZTE Allegro平臺設(shè)計流程，使得設(shè)計者無需了解和掌握數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換細(xì)節(jié)和工具的安
裝。
該程序建立在ZTE EDA內(nèi)部已有的WEB應(yīng)用開發(fā)技術(shù)、EDA數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)
上，以轉(zhuǎn)換兩大系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)為核心。本程序的結(jié)構(gòu)體系見下圖3。

圖3 AllExp2WayAssit WEB 結(jié)構(gòu)體系
用戶通過 IE 瀏覽器登陸系統(tǒng),上傳Allegro Brd 數(shù)據(jù)或Expeitionpcb 數(shù)據(jù).WEB
層自動建立轉(zhuǎn)換任務(wù),并調(diào)用AllExp2WayAssit 層相關(guān)腳本控制程序啟動相應(yīng)的
ECAD 系統(tǒng)自動按預(yù)定的過程進(jìn)行數(shù)據(jù)提取、整合和轉(zhuǎn)換。最后，WEB 層以郵
件消息通知用戶轉(zhuǎn)換完成或需要糾錯。原始數(shù)據(jù)、中間數(shù)據(jù)以及最后數(shù)據(jù)都通過
Oracle 數(shù)據(jù)層進(jìn)行儲存、管理和提取。整體過程對用戶而言是完全透明的。圖4
為該WEB 服務(wù)轉(zhuǎn)換圖例。

圖4 AllEx2Way Assit WEB 服務(wù)
轉(zhuǎn)換過程首先是通過 Perl 程序在服務(wù)端啟動Allegro，自動加載相應(yīng)的Skill
程序并執(zhí)行相關(guān)命令輸出中間格式數(shù)據(jù)Main_out。然后再啟動perl 腳本程序和，
將中間格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為最終數(shù)據(jù)。該轉(zhuǎn)換過程的重點(diǎn)是加入相關(guān)程序進(jìn)行數(shù)據(jù)合
法性檢查和提取Allegro 物理和電氣規(guī)則進(jìn)行綜合轉(zhuǎn)換為Expeditonpcb CES 等效
規(guī)則。啟動Expeditionpcb 加載Expeditionpcb 數(shù)據(jù)，自動執(zhí)行加載VBA Script 完
成HKP 數(shù)據(jù)輸出和執(zhí)行Shape 和絲印數(shù)據(jù)輸出后退出。對于Expeditonpcb 數(shù)據(jù)
寫入Allegro 的過程為通過Expeditionpcb Automation 層將布局布線數(shù)據(jù)、絲印數(shù)
據(jù)和Shape 數(shù)據(jù)以及管腳交換數(shù)據(jù)輸出為Allegro 標(biāo)準(zhǔn)的布線器數(shù)據(jù)格式和中間
格式，然后寫入到對應(yīng)的Allegro 原始數(shù)據(jù)中。
以 WEB 服務(wù)為基礎(chǔ)的AllExp2WayAssit 不但能夠支持透明地將Xtremepcb
將集成到Allegro 平臺上，而且由于我們加入了模擬人工智能處理程序，因此能
夠理想地解決異構(gòu)CAD 系統(tǒng)之間的差異性以及用戶數(shù)據(jù)定義缺陷上的諸多問
題。
4. Xtremepcb 應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)
?? 關(guān)于任務(wù)指派： 推薦采用 3 人組合模式進(jìn)行協(xié)同設(shè)計。Xtremepcb 支持
各個設(shè)計者實(shí)時能夠看到對方布線操作和實(shí)時更新布線結(jié)果，因此使得
PCB 設(shè)計門部能夠利用其它地域的設(shè)計資源共同快速地完成復(fù)雜和苛刻
時間要求的PCB 布線設(shè)計。在Xtremepcb 的實(shí)際應(yīng)用中，可以考慮將混
合信號PCB 設(shè)計分別指派給RF 工程師、高速工程師、電源工程師并利
用他們各自的專業(yè)長項(xiàng)完成相應(yīng)部分的設(shè)計。另外，雖然Xtremepcb 最
多可以支持15 個設(shè)計者，但實(shí)際設(shè)計中，過多的設(shè)計者加入同一設(shè)計
Session，并非能獲得線性的效率增長。從我們近期的實(shí)際測度看，每個
典型的設(shè)計Session 以分配3 個設(shè)計者較為合理。
?? 關(guān)于工具培訓(xùn)：推薦采用Xtremepcb 以Expeditionpcb 為基礎(chǔ)。因此，在
采用Xtremepcb 前設(shè)計者應(yīng)當(dāng)熟悉Expeditionpcb 的操作。設(shè)計者對
Expeditonpcb 的熟悉程度影響Xtremepcb 的效率。因此預(yù)先的培訓(xùn)是必
要的。培訓(xùn)必須以實(shí)際設(shè)計需求為目標(biāo)進(jìn)行培訓(xùn)，比對同其它系統(tǒng)的差
異性，同時研究討論Expeditionpcb 處理布線的特點(diǎn)和原因，這樣使得設(shè)
計者能夠很快掌握Expeditionpcb，充分理解工具的特點(diǎn)，最大可能性利
用Expeditonpcb Autoactive 技術(shù)之長。另外我們發(fā)現(xiàn)Expeditionpcb 許多
快捷操作和有關(guān)命令并非在在線手冊上一一列出，包括個別重要的操作
命令是蘊(yùn)含的，即無法在文檔上查詢到有關(guān)線索。我們在實(shí)際使用過程
中，通過專欄共享這些經(jīng)驗(yàn)和方法使得團(tuán)隊(duì)很快掌握了Expeditionpcb 的
操作使用，包括技巧。
?? 關(guān)于 CES 的使用：推薦統(tǒng)一采用CES 作為所有物理和電氣約束輸入。
CES 是一個完整的物理規(guī)則和電氣規(guī)則輸入系統(tǒng)，支持復(fù)雜延遲公式的
輸入。我們發(fā)現(xiàn)，雖然對于Keyin 網(wǎng)表格式使用CES 的使用會在一些情
況下出現(xiàn)和Expeditionpcb 數(shù)據(jù)同步上的問題，但這些問題如在進(jìn)行協(xié)同
設(shè)計前進(jìn)行必要的檢查，均可以消除。在CES 中輸入規(guī)則后，進(jìn)行檢查
核對是進(jìn)行協(xié)同設(shè)計前必需的步驟。另外，多個設(shè)計者在進(jìn)行設(shè)計前，
因充分理解CES 中的約束將有利于協(xié)同開展布線設(shè)計工作。
?? 關(guān)于自動 Tune： 推薦采用手工初調(diào)結(jié)合自動 Tune 的調(diào)線方式。在使用
初期不少設(shè)計者反映Expeditonpcb 自動調(diào)線無法實(shí)際使用，而手工調(diào)線
功能上不如Allegro 系統(tǒng)方便。我們通過分析，了解到Expeditonpcb 在
處理Tune 線上的一些特點(diǎn)。如存在下列情況之一，確實(shí)Expeditonpcb
自動Tune 線無反映：
1）要求長度約束的一組線內(nèi)有部分線沒有完成走完
2）目前處于有網(wǎng)格狀態(tài)
3）公式設(shè)置錯誤或未設(shè)置公差
4）一組線內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的屬性有沖突
5）錯誤不當(dāng)?shù)腇romtos 或漏了某些Fromtos
當(dāng)糾正這些問題后，自動Tune 就能夠順利運(yùn)行。另外還有一個通常不容
易發(fā)現(xiàn)的問題：設(shè)計布線時某個Net 具有大于2 個Pin，其Topology 為MST，
但在CES 中，為了控制長度，設(shè)計者將Topology 修改為Custom Orded 了。
由于在CES 設(shè)置前，已經(jīng)完成了該線段的布線，這個時候Expedtionpcb 自動
調(diào)線同樣將無反應(yīng)。這些情況，可以通過自布走線解決。實(shí)際上，當(dāng)理解
Expeditionpcb 自動Tune 的特點(diǎn)和限制后，Expeditionpcb 自動調(diào)線速度效率
很高。 Expeditonpcb 自動調(diào)線的長處是特別能解決非常緊的公差等長要求，
比如5mil，而人工要處理這些問題是很費(fèi)時間。ExpedtionPCB 自動調(diào)線的短
處是不能像人腦一樣思考處理長短比差距很大的一組線等長調(diào)整。結(jié)合人腦
＋電腦可以在Xtremepcb 平臺上取得理想的調(diào)線效率。
?? 關(guān)于 Harzard 和DFF：推薦將Harzard 和DFF 檢查作為協(xié)同設(shè)計最后必
須進(jìn)行的檢查項(xiàng)目。Expeditionpcb 中的Harzrd 和DFF 能夠幫助糾正設(shè)
計中存在的規(guī)則違背，具有優(yōu)良的在線檢查功能。雖然Expeditionpcb 支
持設(shè)計即正確，但設(shè)計過程中經(jīng)常性的臨時性規(guī)則更改，會存在局部已
完成區(qū)域規(guī)則的違背，因此Harzard 檢查是必須的。而DFF 能夠快速地
發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的可制造性問題。同Valor 系統(tǒng)基于光柵算法相比，
Expeditionpcb 內(nèi)建的數(shù)據(jù)庫算法具有3 個數(shù)量級的速度優(yōu)勢，能消除絕
大多數(shù)常見的DFF 錯誤。
5. 展望未來
Xtremepcb 現(xiàn)今證實(shí)可穩(wěn)定可靠地應(yīng)用在異構(gòu)CAD 環(huán)境。后續(xù)階段，我們
擬開展對XtremeAR 聯(lián)機(jī)自動布線技術(shù)的工作。
毫無疑問，Xtremepcb 是Time to MarketPCB 互連設(shè)計之利器。期望Mentor
能夠?qū)tremepcb 擴(kuò)展到PCB 設(shè)計前后整體流程各個環(huán)節(jié)，支持高速分析和布
線協(xié)同進(jìn)行。同時能盡快將全新的Topolopy Planner 和Topology Router 技術(shù)加入
到Xtremepcb，支持全過程的協(xié)同實(shí)時設(shè)計。