Xtremepcb 實施方案、Allegro 系統(tǒng)兼容性定制開發(fā)和應用經驗
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1. 背景介紹
當前全球化下的高度競爭，產品上市時間是企業(yè)贏利和生存核心競爭力量之
一。尤其在通訊和消費類電子領域，瞬間即逝的市場窗口要求企業(yè)必須大幅度縮
短產品開發(fā)和設計周期，而處于產品開發(fā)鏈后端的PCB 互連設計通常是Time To
Market 市場壓力傳遞的最終承擔者。ZTE 各產品開發(fā)部普遍期望能夠將典型的
后端PCB 設計周期縮短30－50％。
為了加快開發(fā)和設計周期、降低成本和風險，愈來愈多的企業(yè)革新其設計方
法學。如協(xié)同產品設計（cPDm）、IP 重用等方法為企業(yè)普遍采用，包括配置能
夠提高設計生產率的新構架的EDA 工具。就PCB 布線設計而言、目前尚以個人
為基礎進行，團隊協(xié)同設計方法在CAD 系統(tǒng)本身功能的限制下難于拓展。當今
PCB 設計的復雜程度使得無法將基于層算法的自動布線技術應用于設計設計過
程，縮短設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計周期，但實際應用中
存在許多不足，特別是缺乏多個設計者之間的實時溝通。另外，手工分割和合并
也存在不少問題。如何革新PCB 布線設計方法？如何將團隊設計的概念擴展到
日常PCB 設計？我們選擇了Mentor 公司創(chuàng)新的多人PCB 實時設計平臺
Xtremepcb，并通過將該平臺和ZTE 已有Allegro 系統(tǒng)的跨平臺結合，將之整合
為統(tǒng)一的ZTE EDA 協(xié)同設計平臺。通過該協(xié)同設計平臺，我們成功地實現(xiàn)了PCB
互連設計的多人實時協(xié)同設計?，F(xiàn)今我們可以充分利用分布在上海、深圳、南京
等地的設計資源，并能夠根據需求對緊急的設計項目投入多人實時布線在短時間
內完成布線設計。Xtremepcb 在ZTE EDA 協(xié)同平臺中的采用，使得我們PCB 設
計從個人為主的工作模式進入了團隊協(xié)作的新設計模式。
本文介紹ZTE EDA 設計部對Xtrempcb 的實施方案、跨平臺定制開發(fā)和
Xtremepcb 應用經驗。
2. Xtremepcb 實施方案
Xtremepcb 是近20 年來PCB 設計技術上創(chuàng)新的技術，它使得PCB 布局布線
設計從單人模式走向了全新的多個設計者實時進行同步協(xié)同布線的模式。該技術
能夠顯著縮短設計周期。我們以Xtremepcb 為核心，整合已有EDA 系統(tǒng)基礎構
架和其它系統(tǒng)，建立了ZTE EDA 設計部EDA 設計協(xié)同平臺。Xtremepcb 在ZTE
并非作為一個單獨的CAD 系統(tǒng)，而是作為ZTE EDA 設計協(xié)同平臺的一個重要
組成部分實施。
該協(xié)同設計平臺以 PCB 異地多人實時設計、評審、支持上下游無障礙的訪
問EDA 設計數(shù)據為核心，EDA 內部通訊交流為功能。該平臺由二個部分相對獨
立又互相支持的部分組成,其和公司其它系統(tǒng)和IT 基礎設施之關系如圖1 所示。
1. 建立在 Mentor Graphics 公司 Xtremepcb 技術基礎上并和公司現(xiàn)有Allegro 系
統(tǒng)兼容的PCB 異地或本地多人實時設計系統(tǒng)。
2. 基于 ZTE 即時通訊技術的語音和數(shù)據交換系統(tǒng)（ZTE IM）。
3. ZTE 核心IT 基礎設施和Allegro 等EDA 系統(tǒng)

圖 1 EDA 協(xié)同設計平臺組成
公司 IT 硬件基礎構架
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)設計平臺中PCB 異地多人實時設計系統(tǒng)以Mentor
Graphics 公司Xtremepcb 為協(xié)同設計平臺核心工具，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 設計平臺系統(tǒng)
Allegro 系統(tǒng)（設計輸入，SI 仿真分析和CAM 數(shù)據輸出）、庫系統(tǒng)、流程100％
兼容，能夠便利地和Allegro 系統(tǒng)相互交換設計數(shù)據。ZTE IM 即時通訊系統(tǒng)用
于多個設計者之間的語言溝通和交流。Xtremepcb 專門用于PCB 設計后端布局布
線。設計前期輸入和生產后期輸出以及同公司其它如cPDM 系統(tǒng)的結合繼續(xù)采
用已有的集成方式。該實施構架的具有既保證了公司已有流程的平衡結合和原有
CAD 系統(tǒng)的投資保護，同時可充分完全地利用Xtremepcb 協(xié)同設計的功能。
Xtremepcb 本身支持LAN、WAN 等網絡環(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 無須特別的實施過程。Xtremepcb
本身可以在任何設計者桌面啟動服務進程。我們從保障設計服務端的穩(wěn)定，提供
系統(tǒng)性能，我們將服務進程單獨配置在專門的服務器。我們的配置架構如下：

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

圖3 AllExp2WayAssit WEB 結構體系
用戶通過 IE 瀏覽器登陸系統(tǒng),上傳Allegro Brd 數(shù)據或Expeitionpcb 數(shù)據.WEB
層自動建立轉換任務,并調用AllExp2WayAssit 層相關腳本控制程序啟動相應的
ECAD 系統(tǒng)自動按預定的過程進行數(shù)據提取、整合和轉換。最后，WEB 層以郵
件消息通知用戶轉換完成或需要糾錯。原始數(shù)據、中間數(shù)據以及最后數(shù)據都通過
Oracle 數(shù)據層進行儲存、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 服務轉換圖例。

圖4 AllEx2Way Assit WEB 服務
轉換過程首先是通過 Perl 程序在服務端啟動Allegro，自動加載相應的Skill
程序并執(zhí)行相關命令輸出中間格式數(shù)據Main_out。然后再啟動perl 腳本程序和，
將中間格式數(shù)據轉換為最終數(shù)據。該轉換過程的重點是加入相關程序進行數(shù)據合
法性檢查和提取Allegro 物理和電氣規(guī)則進行綜合轉換為Expeditonpcb CES 等效
規(guī)則。啟動Expeditionpcb 加載Expeditionpcb 數(shù)據，自動執(zhí)行加載VBA Script 完
成HKP 數(shù)據輸出和執(zhí)行Shape 和絲印數(shù)據輸出后退出。對于Expeditonpcb 數(shù)據
寫入Allegro 的過程為通過Expeditionpcb Automation 層將布局布線數(shù)據、絲印數(shù)
據和Shape 數(shù)據以及管腳交換數(shù)據輸出為Allegro 標準的布線器數(shù)據格式和中間
格式，然后寫入到對應的Allegro 原始數(shù)據中。
以 WEB 服務為基礎的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CAD 系統(tǒng)之間的差異性以及用戶數(shù)據定義缺陷上的諸多問
題。
4. Xtremepcb 應用經驗
?? 關于任務指派： 推薦采用 3 人組合模式進行協(xié)同設計。Xtremepcb 支持
各個設計者實時能夠看到對方布線操作和實時更新布線結果，因此使得
PCB 設計門部能夠利用其它地域的設計資源共同快速地完成復雜和苛刻
時間要求的PCB 布線設計。在Xtremepcb 的實際應用中，可以考慮將混
合信號PCB 設計分別指派給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)長項完成相應部分的設計。另外，雖然Xtremepcb 最
多可以支持15 個設計者，但實際設計中，過多的設計者加入同一設計
Session，并非能獲得線性的效率增長。從我們近期的實際測度看，每個
典型的設計Session 以分配3 個設計者較為合理。
?? 關于工具培訓：推薦采用Xtremepcb 以Expeditionpcb 為基礎。因此，在
采用Xtremepcb 前設計者應當熟悉Expeditionpcb 的操作。設計者對
Expeditonpcb 的熟悉程度影響Xtremepcb 的效率。因此預先的培訓是必
要的。培訓必須以實際設計需求為目標進行培訓，比對同其它系統(tǒng)的差
異性，同時研究討論Expeditionpcb 處理布線的特點和原因，這樣使得設
計者能夠很快掌握Expeditionpcb，充分理解工具的特點，最大可能性利
用Expeditonpcb Autoactive 技術之長。另外我們發(fā)現(xiàn)Expeditionpcb 許多
快捷操作和有關命令并非在在線手冊上一一列出，包括個別重要的操作
命令是蘊含的，即無法在文檔上查詢到有關線索。我們在實際使用過程
中，通過專欄共享這些經驗和方法使得團隊很快掌握了Expeditionpcb 的
操作使用，包括技巧。
?? 關于 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)，支持復雜延遲公式的
輸入。我們發(fā)現(xiàn)，雖然對于Keyin 網表格式使用CES 的使用會在一些情
況下出現(xiàn)和Expeditionpcb 數(shù)據同步上的問題，但這些問題如在進行協(xié)同
設計前進行必要的檢查，均可以消除。在CES 中輸入規(guī)則后，進行檢查
核對是進行協(xié)同設計前必需的步驟。另外，多個設計者在進行設計前，
因充分理解CES 中的約束將有利于協(xié)同開展布線設計工作。
?? 關于自動 Tune： 推薦采用手工初調結合自動 Tune 的調線方式。在使用
初期不少設計者反映Expeditonpcb 自動調線無法實際使用，而手工調線
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。如存在下列情況之一，確實Expeditonpcb
自動Tune 線無反映：
1）要求長度約束的一組線內有部分線沒有完成走完
2）目前處于有網格狀態(tài)
3）公式設置錯誤或未設置公差
4）一組線內網絡的屬性有沖突
5）錯誤不當?shù)腇romtos 或漏了某些Fromtos
當糾正這些問題后，自動Tune 就能夠順利運行。另外還有一個通常不容
易發(fā)現(xiàn)的問題：設計布線時某個Net 具有大于2 個Pin，其Topology 為MST，
但在CES 中，為了控制長度，設計者將Topology 修改為Custom Orded 了。
由于在CES 設置前，已經完成了該線段的布線，這個時候Expedtionpcb 自動
調線同樣將無反應。這些情況，可以通過自布走線解決。實際上，當理解
Expeditionpcb 自動Tune 的特點和限制后，Expeditionpcb 自動調線速度效率
很高。 Expeditonpcb 自動調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時間。ExpedtionPCB 自動調線的短
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整。結合人腦
＋電腦可以在Xtremepcb 平臺上取得理想的調線效率。
?? 關于 Harzard 和DFF：推薦將Harzard 和DFF 檢查作為協(xié)同設計最后必
須進行的檢查項目。Expeditionpcb 中的Harzrd 和DFF 能夠幫助糾正設
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
持設計即正確，但設計過程中經常性的臨時性規(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 內建的數(shù)據庫算法具有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)今證實可穩(wěn)定可靠地應用在異構CAD 環(huán)境。后續(xù)階段，我們
擬開展對XtremeAR 聯(lián)機自動布線技術的工作。
毫無疑問，Xtremepcb 是Time to MarketPCB 互連設計之利器。期望Mentor
能夠將Xtremepcb 擴展到PCB 設計前后整體流程各個環(huán)節(jié)，支持高速分析和布
線協(xié)同進行。同時能盡快將全新的Topolopy Planner 和Topology Router 技術加入
到Xtremepcb，支持全過程的協(xié)同實時設計。