隨著我國在5G技術領域領先地位的確立，5G賦能傳統和新興產業、點亮未來生活的步伐越走越快，引起了美國政府的擔心和疑慮，開始對我國集成電路產業鏈上游企業實施技術斷供，以確保美國在高科技領域和產業鏈前端控制力的絕對競爭優勢，這顯然違背了全球經濟合作共贏共同發展的客觀宗旨，使我國相關領域企業處境艱難。

面對集成電路產業鏈的技術斷供，我國自主創新高科技企業必須勇敢應對前所未有的挑戰，秉承“底線思維”，一方面廣泛聯合國內企業界和學術界精英，加大自主創新和研發力度，另一方面堅持“對外開放”，聯合歐日韓等其他發達國家，盡最大努力完善技術和產業鏈，在競爭中取得優勢。

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

目前我國工業界的PCB設計軟件還處于萌芽階段，貫穿于PCB自動化設計所有環節的關鍵技術攻堅不能一蹴而就，而是要結合本國實情和產業鏈發展特點，夯實基礎研究、緊跟業界需求、循序漸進，逐步將PCB設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設計流程的每一個關鍵環節，最終實現PCB全方位全覆蓋的設計自動化。

近年來，知識圖譜（KG）與圖神經網絡（GNN）技術的相互融合已經成為人工智能領域的研究熱點，圖神經網絡利用深度學習架構對圖信息中的拓撲結構信息和屬性特征信息進行整合，可以實現關系抽取和實體消歧，提升神經網絡的推理和演繹能力，而在PCB未來布局的規劃中，如果將上游的邏輯與電路設計原理圖轉化為具有拓撲關系的知識圖譜，再利用圖神經網絡進行知識推理，自動識別PCB版圖的設計意圖，這將對PCB的頂層設計和決策具有重要的推動作用。PCB設計自動化的技術路線劃分為以下5個級別。

級別 1：具備相關獨立功能點的自動化操作能力。在PCB的物理設計階段，所有關鍵環節都依賴人工給定，包括人工建立網表信息，人工制定PCB的層疊結構設計，人工進行器件的劃分和布局，人工進行信號的完整性設計、電源完整性設計，人工進行PCB版圖設計。后續的工藝約束、參數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系和網絡拓撲關系，而不僅僅依賴人工給定的網表信息。PCB自動化設計可以實現在電路模塊內，滿足數字電路規則約束條件下，具備在強人工指導下的初步自動布局布線能力。這里的強人工指導是指人工劃分模塊、指定區域、設定層數、指定優先級。而PCB物理設計環節的主要特征表現為人機交互和強依賴人為干預。后續的工藝約束、參數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、高密約束等較為復雜約束的布局策略。

級別3：具備在弱人工指導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，試圖理解原理圖設計意圖和約束，最終取消網表。PCB自動化設計可以實現在電路模塊內，滿足數字模擬混合電路規則約束條件下，具備在弱人工指導下的自動布局布線能力。PCB物理設計環節的主要特征表現為極限條件下人為參與，全方位的自動化設計開始占據主流。在場景細分中，線網的自動分組和優先級劃分已經代替了人工指定，布局布線從各自的局部優化向協同優化轉變。后續的參數提取由人為轉為自動，并開始建立設計調整和鏈路仿真的通路，為級別4的參數提取和設計一體化打下基礎。

級別4：具備自動設計能力。該級別在原理綜合能力方面得到實質性的飛越，將原理圖意圖自動轉換為設計策略。PCB自動化設計的能力范圍也從模塊內布局布線的一體化拓展到整個板級系統，具備更加全方位全范圍的自動設計能力。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物理設計環節的主要特征表現為PCB設計過程的無人化。在設計與仿真環節協同方面，表現為布局布線能依據仿真驗證自動調整；參數提取和設計一體化；鏈路仿真和設計一體化。

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