PCBSmith：一种用于测试PCB设计工具链的有效原理图生成器

《IEEE Transactions on Reliability》：PCBSmith: An Effective Schematic Generator for Testing PCB Design Tool Chain

PCBSmith通过模拟设计流程自动生成可靠PCB电路图，提升EDA工具链测试效率，成功率61.44%并发现未知漏洞。

　　

摘要：

在电子设计自动化（EDA）领域，印刷电路板（PCB）设计起着至关重要的作用。确保PCB设计工具链的可靠性至关重要，因为工具链中的错误可能会导致设计和生产过程中的重大问题及损失。为了提高可靠性，一个关键步骤是生成大量的PCB原理图并在工具链中执行这些原理图，以测试每个工具链功能的正确性。然而，自动生成有效的原理图以模拟PCB设计工具链的实际使用情况仍然是一个挑战。为此，我们提出了PCBSmith，这是一种高效的PCB设计工具链原理图生成工具。PCBSmith模仿了PCB设计师进行原理图设计的步骤：首先从全面的组件库中选择合适的电子元件，并根据不同元件的约束条件进行连接；接着为每个元件设置电气参数和仿真模型，最终生成可用于仿真的原理图。实验表明，PCBSmith在原理图生成方面表现出高效率，平均每秒仅生成一个原理图。其原理图生成的成功率超过61.44%，比基线方法高出30.68%。通过使用PCBSmith生成的原理图，成功识别出了PCB设计工具中的未知错误。

引言

印刷电路板（PCB）在电子设计中扮演着核心角色，是电子设备的重要组成部分[1]。它们能够实现稳定的信号传输，并支持灵活的设计迭代，这对电子设备的性能和可靠性至关重要[2]。PCB设计是电子设计自动化（EDA）中的一个重要子领域，主要负责PCB的设计与布局工作。近年来，随着电子市场的持续扩张和技术进步，对PCB的需求显著增加[3]。全球每年生产数十亿块PCB，以满足各种电子设备的需求[4]。