隨著我國在5G技術(shù)領(lǐng)域領(lǐng)先地位的確立，5G賦能傳統(tǒng)和新興產(chǎn)業(yè)、點亮未來生活的步伐越走越快，引起了美國政府的擔(dān)心和疑慮，開始對我國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈上游企業(yè)實施技術(shù)斷供，以確保美國在高科技領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)鏈前端控制力的絕對競爭優(yōu)勢，這顯然違背了全球經(jīng)濟合作共贏共同發(fā)展的客觀宗旨，使我國相關(guān)領(lǐng)域企業(yè)處境艱難。

面對集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)斷供，我國自主創(chuàng)新高科技企業(yè)必須勇敢應(yīng)對前所未有的挑戰(zhàn)，秉承“底線思維”，一方面廣泛聯(lián)合國內(nèi)企業(yè)界和學(xué)術(shù)界精英，加大自主創(chuàng)新和研發(fā)力度，另一方面堅持“對外開放”，聯(lián)合歐日韓等其他發(fā)達國家，盡最大努力完善技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈，在競爭中取得優(yōu)勢。

電子設(shè)計自動化（Electronics Design Automation，EDA）是處于集成電路產(chǎn)業(yè)鏈最上游的高端產(chǎn)業(yè)。EDA設(shè)計軟件涵蓋了集成電路芯片的功能設(shè)計、綜合、驗證、物理設(shè)計（包括布局、布線、版圖、設(shè)計規(guī)則檢查等）直至封裝測試等所有流程，是集成電路設(shè)計必需且最重要的軟件工具，被稱為“芯片之母”，它包括電路設(shè)計與仿真、印制電路板（Printed Circuit Board，PCB）設(shè)計、集成電路（Integrated Circuit，IC）設(shè)計、IP核（Intellectual Property core）設(shè)計和可編程邏輯器件（Program Logic Device，PLD）設(shè)計等工具，而PCB是承載電子元器件并連接電路的橋梁，被稱為“電子產(chǎn)品之母”，廣泛應(yīng)用于通訊、消費電子、汽車電子、工業(yè)控制、醫(yī)療器械、國防及航空航天等領(lǐng)域，是現(xiàn)代電子信息產(chǎn)品中不可或缺的電子元器件。在當(dāng)前形勢下，我國要如何在自主PCB設(shè)計自動化領(lǐng)域應(yīng)對挑戰(zhàn)、抓住機遇，制定科學(xué)的發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃并分步實施，是打破美國在集成電路領(lǐng)域“卡脖子”企圖的關(guān)鍵所在。

目前我國工業(yè)界的PCB設(shè)計軟件還處于萌芽階段，貫穿于PCB自動化設(shè)計所有環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)攻堅不能一蹴而就，而是要結(jié)合本國實情和產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展特點，夯實基礎(chǔ)研究、緊跟業(yè)界需求、循序漸進，逐步將PCB設(shè)計流程中的人為要素替換成以智能算法為核心的自動化要素，將自動化、信息化和智能化貫穿于PCB設(shè)計流程的每一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，最終實現(xiàn)PCB全方位全覆蓋的設(shè)計自動化。

近年來，知識圖譜（KG）與圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（GNN）技術(shù)的相互融合已經(jīng)成為人工智能領(lǐng)域的研究熱點，圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)利用深度學(xué)習(xí)架構(gòu)對圖信息中的拓撲結(jié)構(gòu)信息和屬性特征信息進行整合，可以實現(xiàn)關(guān)系抽取和實體消歧，提升神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的推理和演繹能力，而在PCB未來布局的規(guī)劃中，如果將上游的邏輯與電路設(shè)計原理圖轉(zhuǎn)化為具有拓撲關(guān)系的知識圖譜，再利用圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行知識推理，自動識別PCB版圖的設(shè)計意圖，這將對PCB的頂層設(shè)計和決策具有重要的推動作用。PCB設(shè)計自動化的技術(shù)路線劃分為以下5個級別。

級別 1：具備相關(guān)獨立功能點的自動化操作能力。在PCB的物理設(shè)計階段，所有關(guān)鍵環(huán)節(jié)都依賴人工給定，包括人工建立網(wǎng)表信息，人工制定PCB的層疊結(jié)構(gòu)設(shè)計，人工進行器件的劃分和布局，人工進行信號的完整性設(shè)計、電源完整性設(shè)計，人工進行PCB版圖設(shè)計。后續(xù)的工藝約束、參數(shù)提取以及鏈路仿真也都依賴人工。

級別 2：具備在強人工指導(dǎo)下的初步自動布局布線能力。在該級別，計算機具備一定的原理綜合能力，能識別原理圖邏輯關(guān)系和網(wǎng)絡(luò)拓撲關(guān)系，而不僅僅依賴人工給定的網(wǎng)表信息。PCB自動化設(shè)計可以實現(xiàn)在電路模塊內(nèi)，滿足數(shù)字電路規(guī)則約束條件下，具備在強人工指導(dǎo)下的初步自動布局布線能力。這里的強人工指導(dǎo)是指人工劃分模塊、指定區(qū)域、設(shè)定層數(shù)、指定優(yōu)先級。而PCB物理設(shè)計環(huán)節(jié)的主要特征表現(xiàn)為人機交互和強依賴人為干預(yù)。后續(xù)的工藝約束、參數(shù)提取以及鏈路仿真還是依賴人工。與級別1相比，細分場景增加了對原理圖的解析，通過非人工方式對人工網(wǎng)表信息提供重要補充，同時不再是簡單約束下的場景細分，而是滿足電氣約束、高密約束等較為復(fù)雜約束的布局策略。

級別3：具備在弱人工指導(dǎo)下的自動布局布線能力。該級別在原理綜合能力方面有所提升，試圖理解原理圖設(shè)計意圖和約束，最終取消網(wǎng)表。PCB自動化設(shè)計可以實現(xiàn)在電路模塊內(nèi)，滿足數(shù)字模擬混合電路規(guī)則約束條件下，具備在弱人工指導(dǎo)下的自動布局布線能力。PCB物理設(shè)計環(huán)節(jié)的主要特征表現(xiàn)為極限條件下人為參與，全方位的自動化設(shè)計開始占據(jù)主流。在場景細分中，線網(wǎng)的自動分組和優(yōu)先級劃分已經(jīng)代替了人工指定，布局布線從各自的局部優(yōu)化向協(xié)同優(yōu)化轉(zhuǎn)變。后續(xù)的參數(shù)提取由人為轉(zhuǎn)為自動，并開始建立設(shè)計調(diào)整和鏈路仿真的通路，為級別4的參數(shù)提取和設(shè)計一體化打下基礎(chǔ)。

級別4：具備自動設(shè)計能力。該級別在原理綜合能力方面得到實質(zhì)性的飛越，將原理圖意圖自動轉(zhuǎn)換為設(shè)計策略。PCB自動化設(shè)計的能力范圍也從模塊內(nèi)布局布線的一體化拓展到整個板級系統(tǒng)，具備更加全方位全范圍的自動設(shè)計能力。全方位是指包括意圖理解、布局、布線和仿真修正，最后經(jīng)人工檢測可投板；全范圍是指從模塊到板級的飛越，以及對不同工廠工藝約束自動檢測。PCB物理設(shè)計環(huán)節(jié)的主要特征表現(xiàn)為PCB設(shè)計過程的無人化。在設(shè)計與仿真環(huán)節(jié)協(xié)同方面，表現(xiàn)為布局布線能依據(jù)仿真驗證自動調(diào)整；參數(shù)提取和設(shè)計一體化；鏈路仿真和設(shè)計一體化。

級別5：具備實現(xiàn)設(shè)計意圖到PCB版圖設(shè)計。該級別在原理綜合能力方面依然是將原理圖意圖自動轉(zhuǎn)換為設(shè)計策略。與級別4相比，其能力范圍從板級系統(tǒng)的設(shè)計自動化拓展到PCB版圖的設(shè)計智能化，具備實現(xiàn)設(shè)計意圖到PCB版圖設(shè)計，PCB綜合設(shè)計、仿真、工藝約束全流程自動化能力。在智能化方面突出表現(xiàn)為智能學(xué)習(xí)設(shè)計意圖和PCB設(shè)計規(guī)則，從對工廠工藝約束的自動檢測上升為主動對設(shè)計規(guī)則庫的智能完善。