AI 기반 PCB 자동 배선 연구, 어디까지 왔을까? 🚀

📌 PCB란?

Printed Circuit Board(PCB)는 전자 부품의 동작을 위한 회로가 구성된 얇은 판입니다. 흔히 볼 수 있는 핸드폰, 컴퓨터, 가전제품 등 다양한 전자기기에 필수적으로 들어가는 핵심 모듈이죠.

PCB에는 연산을 담당하는 프로세서, 전력 공급을 조절하는 레귤레이터, 신호 처리를 위한 저항과 캐패시터 등 다양한 회로 부품이 탑재됩니다. 이러한 부품들이 올바르게 작동하려면 구리선을 이용해 전기적으로 연결돼야 합니다.

하지만 PCB 기판이 없던 시절에는 부품 간 연결을 구리선으로 직접 이어야 했고, 이는 대량 생산이 불가능하게 만들었죠.

⚙️ PCB 설계 과정은 어떻게 진행될까?

PCB는 목적과 기능에 맞춰 설계됩니다. 예를 들어, 선풍기에 들어가는 PCB는 모터를 제어하는 역할을 담당하죠.

1️⃣ 회로도 작성 → 부품 간 연결 방식, 전력 공급 방법 등을 설계 2️⃣ 부품 배치 → 부품의 형태와 연결 관계에 따라 최적의 배치 선정 3️⃣ 배선 작업 → 구리선을 이용해 부품 간 신호선 연결

이 모든 과정은 전문가의 손길이 필요한 고난도의 작업이며, 시간과 비용이 많이 소모됩니다.

🤖 AI가 PCB 설계를 도와준다면?

LG전자, LG디스플레이, LG이노텍 등 LG 그룹사에서는 수천 건 이상의 PCB 설계 작업을 진행하고 있으며, 건당 수 시간~수십 일이 소요될 수 있습니다.

이에 따라 AI를 활용한 PCB 자동 배선 연구가 활발히 이루어지고 있습니다.

📍 PCB 배선의 주요 난제

✅ 신호선마다 다른 굵기 및 일정 거리 유지 필요 ✅ 배선 간 충돌 방지와 공간 최적화 ✅ 다층 설계를 고려한 최적의 배선 방식

이러한 문제를 해결하기 위해 LG AI연구원은 Grid 기반 방식과 Continuous Space 방식을 조합해 연구를 진행하고 있습니다.

🚀 PCB 자동 배선을 위한 AI 알고리즘

🔹 Grid 기반 배선 알고리즘

PCB 기판을 격자(Grid)로 나눠 탐색하는 방식으로, 빠르게 연결 경로를 찾을 수 있습니다. 하지만 격자 변환 과정에서 제약조건 위반이 발생할 수 있는 단점이 있죠.

🔹 Continuous Space 배선 알고리즘

격자 변환 없이 PCB 기판의 실제 형태를 그대로 활용하여 배선을 설계합니다. 이 방식은 높은 정확도를 자랑하지만, 탐색 속도가 느린 단점이 있습니다.

🔎 LG AI연구원은 두 방식을 조합하여 자동 배선 성능을 최적화! Grid 방식으로 초기 탐색 후 Continuous Space 방식으로 정밀한 배선을 진행하고 있으며, Pathfinder+ 알고리즘을 개발해 충돌 영역을 탐지하고 수정하는 과정을 추가했습니다.

🎯 앞으로의 과제는?

LG AI연구원의 연구를 통해 실제 제품에서 제약 조건을 만족하는 PCB 자동 배선이 가능해졌습니다. 하지만 여전히 해결해야 할 과제가 남아 있습니다.

✅ 기존 엔지니어들의 경험을 학습한 AI 모델 개발

✅ 불명확한 산업 표준 반영

✅ 복잡한 제품에서 실제 적용 가능한 수준으로 개선

PCB 자동 배선 AI는 계속해서 발전 중이며, 머지않아 전문가 수준의 배선 설계를 가능하게 할 것입니다! 🚀

 

📌 PCB 설계 AI의 진화, 기대되지 않나요? 😃

이런 형식으로 블로그 콘텐츠로 정리하면 가독성이 좋고, 정보 전달이 효율적일 거예요! 혹시 추가적인 내용이 필요하면 말씀해주세요. 😊