routeur

En conception de PCB, un routeur est un outil logiciel qui trace automatiquement des pistes de cuivre entre les pastilles des composants pour établir les connexions électriques. Après qu'un outil de placement ait positionné chaque circuit intégré, résistance, condensateur et autre composant sur la carte, le routeur prend le relais: il calcule les chemins optimaux pour chaque signal qui doit voyager d'une pastille à l'autre, en acheminant les fils (pistes) à travers l'espace disponible sur une ou plusieurs couches de la carte tout en respectant les règles de dégagement, les contraintes d'empilement des couches et les exigences électriques.

Les routeurs fonctionnent en résolvant ce qui est essentiellement un problème massif de satisfaction de contraintes. L'algorithme doit éviter les courts-circuits (pistes se touchant là où elles ne devraient pas), maintenir des dégagements minimaux par rapport aux autres pistes et aux bords de la carte (généralement 5 à 10 mils pour les PCB conventionnels), et s'assurer que les signaux à haute vitesse restent sur les couches préférées ou suivent les règles d'adaptation de longueur. Différents routeurs utilisent différentes stratégies: certains emploient une recherche de chemin basée sur une grille, similaire aux algorithmes de résolution de labyrinthes, tandis que d'autres utilisent une logique de «ripup-and-reroute» qui déconstruit des pistes partiellement posées et les remplace si un conflit survient ou si une optimisation devient nécessaire.

Défis et variantes de routage

Une conception peut être irréalisable si le placement des composants est trop dense ou si le nombre de couches est trop faible. Les cartes complexes à haute vitesse (plus de 20 couches) nécessitent souvent un routage de paires différentielles, où deux pistes liées doivent maintenir un espacement précis et une longueur égale pour préserver l'intégrité du signal. Les BGA avec des centaines de broches exigent un routage d'évasion, dans lequel les pistes s'étendent à partir du réseau de pastilles selon des motifs qui permettent aux couches suivantes de gérer des connexions plus longues. Certaines cartes utilisent des vias borgnes (ne connectant que les couches externes aux couches internes) ou des vias enterrés (ne connectant que les couches internes) pour libérer de l'espace de routage.

Les autorouteurs échangent la vitesse contre la qualité. Un routeur entièrement automatique peut compléter une carte simple en quelques minutes, mais laisser un routage de mauvaise qualité avec une longueur de piste excessive, de nombreux changements de couche ou une utilisation inefficace de l'espace. Les équipes de conception utilisent souvent le routage interactif à la place, où l'autorouteur gère les connexions de routine et les ingénieurs nettoient manuellement les chemins critiques, la distribution d'énergie et les canaux à haute vitesse. Dans les conceptions très denses, les humains peuvent router toute la carte à la main, en traitant l'autorouteur comme un point de départ ou un outil de vérification.

Le terme «routeur» est emprunté à la terminologie réseau, où un routeur dirige les paquets entre les destinations. En conception de PCB, il joue un rôle analogue en dirigeant les signaux de la source à la destination. La qualité d'une conception routée affecte directement le rendement de fabrication, la conformité électromagnétique, l'intégrité du signal et les performances thermiques; un mauvais routage peut fonctionner en simulation mais échouer en production ou sur le terrain.