PCBRouteAgent: LLM 에이전트는 PCB 라우팅 엔지니어에 얼마나 가까워졌나

문제

PCB 라우팅은 설계 규칙(간격, 선 폭, via 등)을 지키면서 모든 net의 패드를 구리 배선과 via로 연결하는 작업이다. 이전 PCBWorld 연구에서 KiCad 도구를 쓰는 LLM 에이전트는 복잡한 실제 기판에서 규칙 기반 라우터에 뒤졌다. 어떤 연결을 먼저 할지, 배선 공간을 어떻게 나눌지, 언제 층을 바꿀지 같은 보드 단위 판단과 실제 기하 실행을 조율하는 장치가 없었다.

방법

Global Routing Planner와 Detailed Routing Executor 두 부분으로 나눈다. Planner는 보드 이미지(레이아웃, 앞뒤 구리층, 남은 연결)와 구조화된 텍스트(패드 좌표, net, 설계 규칙)를 함께 본다. 각 net 안의 끊어진 클러스터를 최소 신장 트리(MST)로 연결하는 토폴로지를 만들고, 총 길이가 짧은 net부터 처리하도록 순서를 정한다. 이어 bounding box를 넓혀 만든 배선 통로와 via를 둘 후보 영역을 정한다. Executor는 KiCad의 push-and-shove 라우터로 실제 배선을 만들고, 정해진 범위 안에서만 국소 복구를 시도한다. 그래도 실패하면 구조화된 피드백을 Planner에 돌려준다. Planner의 멀티모달 LLM은 이미 성공한 배선은 그대로 두고, 바꿀 부분만 담은 수정안(guide patch)을 낸다.

결과

• PCBWorld-Bench 4개 테스트 분할(기판 247개)에서 클린 통과율이 D2 100%, D3-A 94.9%, D3-B 100%, D3-C 40%였다.
• 실제 기판 분할 D3-A/B/C에서 가장 강한 규칙 기반 기준선 Freerouting(75%/64%/30%)보다 높았다. 초록 기준으로는 평가한 최고 기준선 대비 각각 13.9, 36, 10%p 높다.
• 공개된 PCBWorld GPT-5.4 에이전트(D3-A 42%, D3-B 0%)보다 크게 앞섰다.
• D3-C에서 평균 routability 94.9%를 기록했고, 기판당 설계 규칙 위반 수를 Freerouting의 32.0개에서 6.3개로 줄였다.

한계

가장 복잡한 실제 기판 분할 D3-C에서는 클린 통과율이 40%에 그친다. 초기 계획은 MST와 bounding box 같은 단순 휴리스틱에 의존한다. 실제 배선 품질은 KiCad 내장 라우터에 크게 기댄다. D3-A에서 기준선 대비 개선 폭이 초록(13.9%p)과 본문(Freerouting 대비 19.9%p)에서 다르게 적혀 있어, 비교 대상 기준선을 확인해야 한다. 차동 쌍 같은 신호 특화 제약을 얼마나 다루는지는 제공된 본문에서 확인하기 어렵다.

의미

PCB 설계는 아직 숙련 엔지니어의 수작업 비중이 큰 전자 제조 공정이다. 이 연구는 사람이 일하는 방식처럼 계획, 실행, 실패 피드백, 재계획을 반복하는 구조를 썼다. 이렇게 하면 LLM 에이전트가 실제 EDA 도구 위에서 기존 자동 라우터를 넘어설 수 있음을 보였다.

핵심 용어

PCB 라우팅

회로도에서 같은 net에 속한 패드들을 설계 규칙을 지키며 구리 배선과 via로 물리적으로 연결하는 작업이다.

Net / Via

Net은 전기적으로 연결되어야 하는 단자들의 묶음이다. Via는 서로 다른 구리층을 잇는 구멍이다.

클린 통과율(clean-pass rate)

모든 연결을 완료하면서 설계 규칙 위반이 하나도 없는 기판의 비율이다.

전역 라우팅 / 세부 라우팅

전역 라우팅은 연결 순서, 통로, 층 사용 같은 큰 계획을 정한다. 세부 라우팅은 그 계획에 따라 실제 배선 형상을 만든다. IC 설계에서도 쓰는 분업 방식이다.

원문

• arXiv 초록
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• Hugging Face

저자: Yue Zhang, Jilei Sun, Liqiang Jing, Yijie Wei, Ruohan Yang · 게시 2026-11-05 · 라이선스 arXiv 비독점 배포 라이선스 · 본문 기준 분석

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