ActiveRouteガイド付きインタラクティブルータの使用

基板設計の最も時間がかかるフェーズの一つがネットの配線です。ルールシステムが設計制約（幅、ビアのサイズ、クリアランスなど）を扱いますが、完全に基板を配線するために必要な数千のトラックセグメントを配置するのはデザイナーの仕事です。

オートルーターはこの労力を削減することができますが、一般的に不十分と見なされています。なぜなら：

• オートルーターは、配線を行う際に人間の設計者が本能的に適用する細かな設計制約の多さを正しく考慮していません。

• 完全に設定するのに非常に時間がかかるため、しばしば単にインタラクティブにボードの配線を行う方が効率的です。

• クリーンアップが非常に長く困難なプロセスであるため、しばしばインタラクティブにボードを配線する方が効率的です。

PCB配線の究極の目標は、設計ルールを満たしながら、設計者のコントロールの下で、迅速に高品質な結果を生み出すことです。これがActiveRouteが達成しようとしている課題です。

ActiveRouteとは何ですか？

ActiveRouteは、自動化されたインタラクティブな配線技術であり、設計者が選択した特定のネットや接続に適用される効率的なマルチネット配線アルゴリズムを提供します。ActiveRouteはまた、設計者がインタラクティブにルートパスまたはガイドを定義することを可能にし、それが新しいルートが流れる「川」を定義します。

このアプローチを通常のインタラクティブ配線とオート配線の組み合わせよりも大幅に優れているとする、主要なActiveRouteの特徴には以下が含まれます：

1. ピン/ビア配列からのエスケープルートの自動最適化 - 手動配線の最も時間がかかる側面。
2. 高性能 - 信号ネットが1秒未満で配線されます。
3. 幅、クリアランス、レイヤー、トポロジー、ネットおよびネットクラスごとのルームに関する設計ルールを遵守し、優先順位を観察します。
4. 複数のレイヤーで同時に配線し、それらのレイヤーにわたってルートを分散させます。
5. 設計者がルートの配置を指示するために使用できる直感的なルートガイド。
6. ビアを必要とせずに高い完成率を実現するために、リバールートアプローチを使用します。
7. ポリゴンプレーンを通して配線し、再注ぎオプションが有効になっている場合にはそれを再注ぎすることができます。
8. 単端および差動ペアネットの両方をサポートします。
9. 角の数をさらに減らし、配線の全体的な外観を改善する強力なグロッシングツールで仕上げます。

ActiveRouteの設定

1. ネットクラスを作成する。ActiveRouteは選択されたネットを必要とするため、多数のネットをActiveRouteで選択する際には、ネットクラスが選択プロセスを大いに助けることができます。
2. 既存のポリゴンを棚上げする。
3. 設計ルールとネットトポロジーを設定する：

   • クリアランス - ActiveRouteは適用可能なクリアランス設計ルールを優先順位に従って適用します。

   • 配線幅 - 適用可能な幅ルールの推奨設定を使用します。インタラクティブ配線と同様に、例えばルートがBGAの下を通過する場合など、エリア内で幅を変更するには、狭い推奨幅の幅設計ルールを適用するルームを定義します。推奨幅で手動でルートできない場合、ActiveRouteもできません。

   • Diff Pairs - ActiveRouteは差動ペアを配線できます。差動ペアが正しく定義されていることを確認し（PCBパネルのDifferential Pairs Editorモードで確認）、差動ペア配線ルールが正しく設定されていることを確認してください（推奨値が使用されます）。

   • パッドエントリ - 現在、ActiveRouteは、鋭角を作成することなく、ルールの幅とクリアランスルールに従うパッドの最も直接的なパスを使用します。現時点では、SMTからコーナーへの入力ルールまたはSMTパッドエントリのルールには準拠していません。これには、ディファレンシャルペアパッド用の特別なアルゴリズムが含まれており、端正さを維持しながらペアカップリングに焦点を当てています。

   • ネットトポロジー - ActiveRouteは接続ラインのパターンに従います。特定のトポロジーが必要なネットのセットがある場合、例えばDDR3/4フライバイなど、xSignalsを使用してfrom-toの順序を定義できます。Design » xSignals » Run xSignals WizardのxSignalウィザードは、DDR3/4やUSB 3.0タイプのシグナリングを含む設計のためにxSignalsを作成できます。

4. デザインをファンアウトする。ActiveRouteはビアを配置しないため、BGA、コネクタ、SMTピンを使用するディスクリートコンポーネントのファンアウトが必須です（外層で配線されるピンを除く）。
5. 電源とグラウンドを配線する。ActiveRouteは信号ネット用であり、電源プレーンに割り当てられたネットや20ピン以上を含むネット（これらは電源ネットと見なされます）を無視します。以前に完成したデザインでActiveRouteを使用したい場合は、信号ルートを削除し、電源とグラウンドの配線およびファンアウトを保持してください。
6. PCB ActiveRouteパネルで必要な配線レイヤーを有効にする。

制限事項

ActiveRouteはインタラクティブな配線に新しいアプローチをもたらし、現在積極的に開発中です。現在、以下をサポートしていません：

• アーク - ActiveRouteはアークを使って配線しません。
• マイクロビア - ActiveRouteは内層への接続にファンアウトビアが必要です。現時点では、BGA内でマイクロビアを使用するには、ActiveRoutingの前に必要なシグナル層へマイクロビアを手動でファンアウトする必要があります。
• 長さのマッチング - 現在、ActiveRouteは自動的にルートの長さを調整しませんが、これは将来のアップデートで調査中です。ActiveRoute実行後に、インタラクティブに長さを調整できます。

ActiveRouteの実行

必要な接続を素早く選択するには、Alt+クリックしてドラッグとShift+Alt+クリックしてドラッグのショートカットを使用します。

1. 配線する接続を選択します。
2. PCB ActiveRoute パネルで、選択した接続を配線するレイヤーを選択します。これはActiveRouteが使用可能なレイヤーで、どのネットを各レイヤーに配線するかを決定します。
3. 必要に応じて、ルートガイド機能を使用してルートパスを定義します。ActiveRouteはガイドを囲まれたパスとして扱い、ガイド内に収まらない接続は配線されません。
4. ActiveRouteを実行するには:

   • Route » ActiveRoute コマンドを選択します。

   • ActiveRoute ツールバーボタンをクリックします。

   • PCB ActiveRoute パネルのActiveRoute ボタンをクリックします。

   • Shift+A ショートカットを使用します。

これらの手順は以下で詳しく説明されています。

PCB ActiveRoute パネル

PCB ActiveRoute パネルでは、どのレイヤーに配線するかを選択し、ルートガイドを作成し、ActiveRouteを開始することができます。

ActiveRouteする接続の選択

ActiveRouteは選択された接続で動作します。接続は直接選択するか、ピン、トラック、ビア、またはコンポーネントなどのルートオブジェクトを選択することで選択できます。

ほとんどのネットは2ピンネットです。この場合、接続を選択することはネットを選択することと同等です。2つ以上のピンを持つネットの場合、複数の接続があります。接続を1つ、いくつか、またはすべて配線することができます。

接続選択テクニック

1. エリア選択（矩形をドラッグする）は、Altキーを押しながらに限り、接続のみを選択するように制限できます。
   • Alt+エリア選択 左から右へ、選択矩形内に完全に含まれる接続を選択します。
   • Alt+エリア選択 右から左へ、選択矩形に触れている接続を選択します。
   • 既存の選択に追加するには、キーの組み合わせにShiftを追加します。
2. Alt+クリック で直接接続を選択します。
   • Alt+Shift+クリック で現在の選択に追加します。 
3. 選択された接続に対して、Tabを押すと、その接続から同じネット内のすべての接続に選択が拡張されます（1つのネットに適用されるか、異なるネットで選択された多数の接続に適用されます）。
4. ActiveRouteは、選択された接続のみを配線します。ネット上に複数の接続がある場合は、上記の選択技術を使用してネット内のすべての接続を選択してください。

配線レイヤーの設定

1. PCB ActiveRoute パネルで配線に使用するレイヤーを選択できます。ActiveRouteは、有効なレイヤー上で選択された接続を配線し、それらのレイヤーにわたって分散させます。

2. レイヤーが選択されていない場合、メインのPCBエディターウィンドウの下部にある選択されたタブであるアクティブレイヤー上で配線します。

ルートガイドの使用

ルートが流れるパスをガイドするために、ルートガイドを定義できます。ガイドを配線が含まれなければならないパイプと考えることができます。ルートガイドを使用すると、ルートの位置を指示し、そのガイドエリア内でのルートの密度を指定できます。

ルートガイドの配置

ガイドを配置するには：

1. ガイドパスに沿って配線する接続を選択します。

2. PCB ActiveRoute パネルのRoute Guideボタンをクリックします。

3. カーソルが選択した接続すべてを 保持 しているように見え、この接続セットがガイドを通過しなければならないことを示します。カーソルを、定義したいパスのどちらかの端にある適切な開始位置に移動します。

4. ガイドの開始位置をクリックして定義し、接続がガイドの曲がった端に流れ込むためのスペースを確保します。

5. ガイドは非常に幅広いトラックのように配置されます。ガイドが最初に曲がるべき場所の位置にカーソルを移動し、その角を定義するためにクリックします。

6. このパス定義のプロセスを続け、接続ラインが終了する場所から少し離れたところで停止します。

7. 上矢印 キーを押してガイドを広げるか、下矢印 キーを押してガイドを狭めます。

8. Backspaceを押して最後のガイドの角を取り消します。

9. 右クリックしてガイド配置モードから抜けます。

ルートガイドが配置され、配置中に幅がインタラクティブに変更される簡単なアニメーション。

ルートガイドの幅

デフォルトの幅は、選択された接続に適用される幅+クリアランスの設計ルールの合計をレイヤー数で割り、1.3倍したものです。

• RouteGuideWidth = ((W+C)/#Layers)*1.3)
• ガイドはデフォルト値1.3で拡張され、ルートが収まるようにし、経路の障害物（ビアなど）を回避できるようにします。幅は配線の厳しい境界であり、ルートが収まらない場合は配置されません。
• ガイド配置中に、キーボードの上 / 下矢印キーを押すことで幅を増減できます。最小サイズは乗数が1.0を使用し、最大サイズは乗数が2.0を使用します。

ガイドの編集

ルートガイドは、機械層に配置された一連のトラックです。

• トラックセグメントはデフォルトでロックされていますが、それらをアンロックすると、標準のトラックドラッグ技術を使用してガイドの形状を変更できます。

• ガイドを削除するには、任意のセグメントをクリックして選択し、Deleteキーを押します。

注意事項

1. ステータスバーはActiveRouteの進行状況を表示します。

2. メッセージパネルは完了率を報告します。

3. ルートガイドを使用して完了率が低いことがわかった場合、パスに障害物が多すぎる可能性があり、ガイドを広げる必要があるかもしれません。

4. ActiveRouteが完了すると、自動的に光沢処理（Route » Gloss Selected）が適用されます。Glossコマンドは、ActiveRoutesだけでなく、任意の配線のトラックを滑らかにし、パッドエントリを改善するために使用できます。特に、差動ペアの高品質なパッドエントリに注意が払われています。ただし、ルートガイドを使用した後には光沢処理が適用されないことに注意してください。なぜなら、光沢処理は全体のルート長を短縮しようと試みるため、ルートパスがガイドで定義されたパスに従わなくなる可能性があるからです。

5. ActiveRouteは、アークや任意角度のトラックで配線しません。

6. ActiveRouteが機能しない場合、通常はルールが適切に設定されていないためです。例えば、新しいPCBファイルに存在するデフォルトルールは、高密度BGAタイプの設計には大きすぎる可能性がありますので、ルールが適切であるか確認してください。

7. ActiveRouteは、幅、クリアランス、差動ペアのギャップ、レイヤーごと、部屋ごと、クラスごとに設定された配線ルールを遵守します。