基于生成对抗网络的PCB布线生成方法
电子技术应用
朱沛然1，2，朱开本1，2，刘威1，2，3，4
1.武汉大学 物理科学与技术学院；2.武汉大学 微电子学院； 3.武汉纺织大学 数理科学学院；4.武汉量子技术研究院
摘要： 为解决印制电路板（Printed Circuit Board， PCB）设计过程中传统自动布线算法时间开销愈发高昂的问题，提出了一种基于生成对抗网络的布线生成方法。该方法将PCB布线问题转换为图像生成问题，通过舍弃生成器的噪声输入、引入多级残差连接和添加自定义损失函数使网络能够学习布线问题的物理特征，提高预测结果准确度。网络在自建的PCB布线数据集中进行训练和测试，实验结果表明，与传统自动布线算法A*搜索算法相比，所提出的生成式方法减少了约50%的布线时间。该方法为PCB布线问题提供了新的解决方案，有利于降低其复杂度及时间开销。
中圖分類號：TN40 文獻標志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.256572
中文引用格式： 朱沛然，朱開本，劉威. 基于生成對抗網絡的PCB布線生成方法[J]. 電子技術應用，2025，51(11)：30-34.
英文引用格式： Zhu Peiran，ZHU Kaiben，Liu Wei. A generation method for PCB routing based on generative adversarial networks[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(11)：30-34.
中文引用格式： 朱沛然，朱開本，劉威. 基于生成對抗網絡的PCB布線生成方法[J]. 電子技術應用，2025，51(11)：30-34.
英文引用格式： Zhu Peiran，ZHU Kaiben，Liu Wei. A generation method for PCB routing based on generative adversarial networks[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(11)：30-34.
A generation method for PCB routing based on generative adversarial networks
Zhu Peiran1，2，ZHU Kaiben1，2，Liu Wei1，2，3，4
1.School of Physical Science and Technology， Wuhan University；2.School of Microelectronics， Wuhan University；3.School of Mathematics and Physics， Wuhan Textile University； 4.Wuhan Institute of Quantum Technology
Abstract： To address the increasingly high time cost of traditional automatic routing algorithms in the design process of printed circuit boards (PCB), a routing generation method based on generative adversarial networks is proposed. This method transforms the PCB routing problem into an image generation problem. By discarding the noise input of the generator, introducing multi-level residual connections, and adding a custom loss function, the method can learn the physical features of the routing problem, and the accuracy of the prediction results is improved. The network is trained and tested on a self-built PCB routing dataset. Experimental results show that compared to the traditional A* search algorithm, the proposed generative method reduces routing time by 50%. This method provides a new solution for PCB routing problems, helping to reduce the complexity and time cost of routing tasks.
Key words : routing；printed circuit board；conditional generative adversarial network；electronic design automation
引言
印制電路板（Printed circuit board, PCB）是連接諸多電子元件的重要部件[1]，布線是PCB設計的核心環節[2]，需要在實現電路功能的同時滿足多種約束條件。隨著電路規模的增大，傳統的自動化布線算法時間開銷愈發高昂[3]。使用人工智能方法輔助布線已成為研究熱點[4-6]，其通過提取布線特征[7-8]或訓練智能體等方法[9-10]為傳統算法提供指導，但直接生成布線的方法準確率較低。
為此，本文提出了一個改進的條件生成對抗網絡，通過在自建的PCB布線數據集中訓練，能夠生成高準確度的避障布線結果，并提高布線速度。
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作者信息：
朱沛然1，2，朱開本1，2，劉威1，2，3，4
（1.武漢大學 物理科學與技術學院，湖北 武漢 430072；
2.武漢大學 微電子學院，湖北 武漢 430072；
3.武漢紡織大學 數理科學學院， 湖北 武漢 430200；
4.武漢量子技術研究院， 湖北 武漢 430072）
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