Die Zukunft von KI-basiertem PCB-Design

Ein Blick in die Zukunft des Leiterplattendesigns. Ist KI-gestütztes PCB-Design denkbar?

Leiterplatten sind das Herzstück fast aller modernen elektronischen Geräte, von Smartphones bis hin zu ausgeklügelten Luft- und Raumfahrtsystemen. Traditionell war das Design von Leiterplatten – insbesondere das Platzieren von Komponenten und das Routen von Verbindungen – eine akribische Aufgabe, die Fachwissen und Erfahrung erforderte.

Mit dem Aufkommen von Künstlicher Intelligenz (KI) und Machine Learning stellt sich oft die Frage: Kann KI die komplexe Aufgabe der Platzierung und des Routings eines PCB-Designs übernehmen?

In unserem Beitrag geht es um den aktuellen Stand der KI-Anwendungen im Leiterplattendesign, ihre Vorteile und Grenzen und um die Perspektiven für die Zukunft.

Worum geht es bei Platzierung und Routing von Leiterplatten?

Bevor wir uns mit der Rolle der KI befassen, sollten wir sicherstellen, dass wir ein gemeinsames Verständnis von der Platzierung und dem Routen haben. Beim Platzieren wird die optimale Position für jedes Bauteil auf einem PCB-Layout bestimmt.

Beim Routing geht es darum, präzise Pfade für die elektrischen Verbindungen zwischen diesen Komponenten zu zeichnen und dabei physikalische und elektrische Regeln einzuhalten. Beide Prozesse sind entscheidend dafür, dass eine Leiterplatte funktional, effizient und herstellbar ist.

Fehler in einem der beiden Prozesse können zu Funktionsstörungen der Schaltkreise, Überhitzung oder höheren Produktionskosten führen.

Kann KI das PCB-Layout unterstützen?

In der Regel arbeiten Spezialisten an der Platzierung und Verdrahtung komplexer Leiterplattendesigns. Sie haben viel Erfahrung im Entwickeln von Best Practices gesannelt, auf welche sie bei jedem neuen Projekt zurückgreifen. Leider geht diese Generation von Spezialisten bald in den Ruhestand – und wegen des demographischen Wandels können nicht alle ersetzt werden.

Die junge Generation von Ingenieuren hat bereits alle Hände voll zu tun, um mit den sich schnell wandelnden Technologietrends Schritt zu halten. Die Entwicklung eines komplexen Produkts erfordert Fachwissen aus mehreren Disziplinen, und die Kunst des Plazierens und Entflechtens von Leiterplatten hat aus mehreren Gründen keine hohe Priorität mehr.

Erstens ist sie nur ein kleiner Teil des gesamten Produktentwicklungsprozesses. Man erwartet vom PCB-Tool, dass es in der Lage ist, die gesamte Leiterplatte mit nur wenigen menschlichen Eingriffen zu platzieren und zu entflechten. KI-basiertes Leiterplattendesign ist hierfür die Antwort.

Der aktuelle Stand des KI-basierten PCB-Designs

Mehrere Unternehmen und Forscher beschäftigen sich mit der Anwendung von KI bei der Automatisierung des Designs und der Optimierung von Leiterplatten. Zu den wichtigsten Ansätzen gehören

1. Genetische Algorithmen: Diese sind dem natürlichen Selektionsprozess nachempfunden und dienen dazu, in aufeinanderfolgenden Iterationen bessere Lösungen zu entwickeln.
2. Modelle für maschinelles Lernen: Diese Modelle werden an bereits bestehenden und qualitativ hochwertigen PCB-Designs trainiert und versuchen, die Prinzipien hinter den bewährten Designverfahren zu übernehmen.
3. Optimierungsalgorithmus: Diese Algorithmen, die oft mit KI gekoppelt sind, konzentrieren sich auf bestimmte Aufgaben wie Platzausnutzung, Energieeffizienz oder Signalintegrität.

Die Zukunft des KI-basierten PCB-Designs

Die Rolle der KI im Leiterplattendesign ist eine sich entwickelnde Landschaft voller spannender Möglichkeiten und Herausforderungen. Obwohl wir noch nicht an dem Punkt angelangt sind, an dem KI menschliche Expertise vollständig ersetzen kann, hat sie sich als wertvolles Werkzeug zur Unterstützung unserer Fähigkeiten erwiesen.

Mit der Verbesserung der Algorithmen und der Vertiefung unseres Verständnisses der KI und des Leiterplattendesigns wird die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine immer ausgefeilter, was zu schnelleren, effizienteren und eines Tages vielleicht sogar kreativeren Lösungen im Leiterplattendesign führen kann.

Kann die KI also das Ruder bei der Platzierung und dem Routing von PCBs übernehmen? Ganz so einfach ist es nicht, aber sie kann auf jeden Fall mithelfen.

Arbeitet Zuken an einer Lösung? Ja!

Zuken arbeitet aktiv an der Entwicklung einer KI-basierten Place-and-Route-Lösung für die CR-8000-Plattform. Im Gegensatz zu anderen Unternehmen kann Zuken auf eine lange Innovationsgeschichte zurückblicken und verfügt über jahrzehntelange Erfahrung in der Entwicklung und Bereitstellung fortschrittlicher PCB-Design- und Layout-Lösungen.

KI ist für Zuken der logische nächste Schritt. Maschinelles Lernen ist die Grundlage für Zukens wegweisende Lösung. Dank unserer Erfahrung und einer umfangreichen Bibliothek von Designbeispielen wird dieser Ansatz eine zuverlässige Lösung liefern, die für eine breite Anwenderbasis geeignet ist.

Einige Unternehmen mögen es vorziehen, von ihren eigenen Designs zu lernen und nicht von denen von Zuken. Das ist für uns absolut verständlich. Als Antwort darauf hat Zuken einen einzigartigen dreistufigen Ansatz für KI-basiertes Design entwickelt.

Die wichtigsten Vorteile des dreistufigen KI-Ansatzes von Zuken:

• Wissenstranfer von bewährten Verfahren auf neue Projekte übertragen
• Bessere Zusammenarbeit zwischen KI-Erkenntnissen und menschlichem Fachwissen
• Schnellere Entwicklungszyklen und kürzere Markteinführungszeiten
• Kontinuierliche Verbesserung und Weiterentwicklung der KI-Fähigkeiten
• Nahtlose Integration in die innovative CR-8000-Plattform

Zukens Smart Autorouter nutzt maschinelles Lernen, um die Leiterplatte ganzheitlich zu betrachten und die gewonnenen Erkenntnisse auf das Design anzuwenden.

Aufbruch in die Zukunft des PCB-Designs

Die sich entwickelnde Landschaft des KI-gestützten PCB-Designs bietet spannende Möglichkeiten und Herausforderungen. KI wird menschliches Fachwissen zwar wahrscheinlich nie ganz ersetzen, aber sie erweist sich als wertvolles Werkzeug zur Unterstützung.

In dem Maße, wie sich Algorithmen und unser Verständnis von KI und Leiterplattendesign vertiefen, wird die Zusammenarbeit zwischen Menschen und Maschinen immer ausgefeilter, was zu effizienteren und innovativeren PCB-Designlösungen führt.