router

Un enrutador (router) en el diseño de PCB es una herramienta de software que automáticamente traza pistas de cobre entre las almohadillas de los componentes para completar las conexiones eléctricas. Después de que una herramienta de colocación posiciona cada CI, resistencia, condensador y otros componentes en la tarjeta, el enrutador toma el control: calcula las rutas óptimas para cada señal que debe viajar de una almohadilla a otra, enhebrando cables (pistas) a través del espacio disponible en una o más capas de la tarjeta, respetando las reglas de separación, las restricciones de apilamiento de capas y los requisitos eléctricos.

Los enrutadores funcionan resolviendo lo que es esencialmente un problema masivo de satisfacción de restricciones. El algoritmo debe evitar cortocircuitos (pistas que se tocan donde no deberían), mantener separaciones mínimas de otras pistas y de los bordes de la tarjeta (típicamente de 5 a 10 milésimas de pulgada para PCB convencionales), y asegurar que las señales de alta velocidad permanezcan en las capas preferidas o sigan reglas de igualación de longitud. Diferentes enrutadores utilizan diferentes estrategias: algunos emplean búsqueda de rutas basada en cuadrículas, similar a los algoritmos de resolución de laberintos, mientras que otros utilizan lógica de "ripup-and-reroute" que elimina pistas parcialmente colocadas y las reemplaza si surge un conflicto o si la optimización se vuelve necesaria.

Desafíos y variantes de enrutamiento

Un diseño puede ser inenrutable si la colocación de componentes es demasiado densa o si el número de capas es demasiado bajo. Las tarjetas complejas de alta velocidad (más de 20 capas) a menudo requieren enrutamiento de pares diferenciales, donde dos pistas relacionadas deben mantener un espaciado preciso y una longitud igual para preservar la integridad de la señal. Los BGA con cientos de pines exigen enrutamiento de escape, en el que las pistas se extienden desde la matriz de almohadillas en patrones que permiten que las capas subsiguientes manejen conexiones más largas. Algunas tarjetas utilizan vías ciegas (que conectan solo las capas externas con las internas) o vías enterradas (que conectan solo las capas internas) para liberar espacio de enrutamiento.

Los enrutadores automáticos (autorouters) sacrifican velocidad por calidad. Un enrutador completamente automático puede completar una tarjeta simple en minutos, pero dejar un enrutamiento deficiente con una longitud de pista excesiva, numerosos cambios de capa o un uso ineficiente del espacio. Los equipos de diseño a menudo utilizan el enrutamiento interactivo en su lugar, donde el enrutador automático maneja las conexiones rutinarias y los ingenieros limpian manualmente las rutas críticas, la distribución de energía y los canales de alta velocidad. En diseños muy densos, los humanos pueden enrutar toda la tarjeta a mano, tratando el enrutador automático como un punto de partida o una herramienta de verificación.

El término "router" se toma prestado de la terminología de redes, donde un router dirige paquetes entre destinos. En el diseño de PCB, cumple el papel análogo de dirigir señales desde el origen hasta el destino. La calidad de un diseño enrutado afecta directamente el rendimiento de fabricación, la compatibilidad electromagnética, la integridad de la señal y el rendimiento térmico; un enrutamiento deficiente puede funcionar en simulación pero fallar en producción o en el campo.