OmniRouting: A Semantic-Coupled Multimodal Benchmark for Constraint-Aware Spatial Reasoning in PCB Routing
作者: Taiting Lu, Kaiyuan Lin, Ziwei Dong, Sisong Bei, Haolin Ye, Yuxin Tian, Runze Liu, Mingjia Wang, Jingying Zeng, Hongxing Pan, Kai Zhang, Haoyu Wang, Guoliang Shi, Ling Ma, Yifan Yang, Jiaying Lu, Qi He, Yi-Chao Chen, Sung-Liang Chen, Yincheng Jin, Mahanth Gowda
分类: cs.CV
发布日期: 2026-08-05
💡 一句话要点
提出OmniRouting以解决PCB布线中的约束感知推理问题
🎯 匹配领域: 支柱九：具身大模型 (Embodied Foundation Models)
关键词: PCB布线 约束感知推理 大型语言模型 电子设计自动化 工业设计
📋 核心要点
- 现有大型语言模型在PCB布线推理中面临复杂的几何、拓扑和电气约束，能力不足。
- 本文提出OmniRouting基准，专注于评估LLMs在PCB布线中的推理能力，涵盖多种约束。
- 实验结果揭示了当前模型的局限性，强调了路径规划和设计规则遵循的不足。
📝 摘要（中文）
近年来，大型语言模型在约束感知导航、迷宫推理和图推理方面取得了显著进展。然而，它们在复杂布线问题的推理能力上仍然未得到充分探索。为此，本文提出了OmniRouting，这是第一个旨在评估大型语言模型在印刷电路板（PCB）布线推理中的大规模基准，考虑了实际工业设计规则、可制造性和连接性约束。OmniRouting包含1681个工业级的电路图耦合PCB设计，涵盖了电路板几何形状、可布线组件位置、脚印、焊盘位置、网表、堆叠信息和布线约束。基准包括四个任务：几何布线推理、设计规则感知布线推理、电气功能推理和工具增强代理布线。实验结果显示当前大型语言模型在PCB布线方面存在显著局限性，包括路径规划能力弱、设计规则约束遵循差和电气功能保持不一致等问题。我们将开源所有基准数据、评估代码和工具接口，以促进未来研究。
🔬 方法详解
问题定义：本文旨在解决大型语言模型在PCB布线推理中的不足，尤其是在严格的几何、拓扑和电气约束下的推理能力。现有方法在处理复杂布线问题时表现不佳，无法满足工业设计的需求。
核心思路：论文提出OmniRouting基准，通过构建一个包含1681个工业级PCB设计的数据库，评估LLMs在多种约束下的布线推理能力。该基准设计旨在填补现有研究的空白，推动LLMs在电子设计自动化中的应用。
技术框架：OmniRouting基准包括四个主要任务：几何布线推理、设计规则感知布线推理、电气功能推理和工具增强代理布线。每个任务针对不同的约束和目标，构成了一个完整的评估体系。
关键创新：最重要的创新点在于首次将复杂的PCB布线问题与大型语言模型结合，创建了一个全面的评估框架，能够系统性地测试模型在实际工业环境中的表现。
关键设计：在设计过程中，考虑了多种约束条件，如间距、走线宽度、障碍物避免等，确保生成的布线方案符合实际可制造性要求。
🖼️ 关键图片
📊 实验亮点
实验结果显示，当前大型语言模型在PCB布线任务中存在显著局限性，尤其是在路径规划和设计规则遵循方面表现不佳。具体而言，模型在设计规则约束下的成功率低于50%，显示出亟需改进的空间。
🎯 应用场景
该研究的潜在应用领域包括电子设计自动化、智能制造和机器人导航等。通过提升大型语言模型在PCB布线中的推理能力，能够显著提高电子产品的设计效率和可靠性，推动相关技术的发展。
📄 摘要（原文）
Recent large language models (LLMs) have demonstrated remarkable progress in constraint-aware navigation, maze reasoning, and graph reasoning. However, their ability to reason about complex routing problems under strict geometric, topological, and electrical constraints remains largely unexplored, despite routing being one of the most challenging and critical stages of electronic design automation (EDA). To bridge this gap, we introduce OmniRouting, the first large-scale benchmark designed to evaluate LLMs on printed-circuit-board (PCB) routing reasoning under real-world industrial design-rule, manufacturability, and connectivity constraints. OmniRouting contains 1,681 industrial-grade schematic-coupled PCB designs, including board geometries, routable component placements by human engineers, footprints, pad locations, netlists, stackup information, and routing constraints. The benchmark comprises four tasks: (1) geometric routing reasoning, generating physically valid copper traces, vias, and layer assignments to connect circuit nets within constrained board regions; (2) design-rule-aware routing reasoning, producing routable layouts that satisfy clearance, trace-width, via, obstacle-avoidance, and board-boundary constraints; (3) electrical functionality reasoning, preserving schematic-specified connectivity while reasoning over net names and functional roles to produce electrically correct routing; and (4) tool-augmented agentic routing, leveraging external tools for tasks (1)-(3). Our results reveal substantial limitations of current LMMs in PCB routing, including weak path-planning capabilities, poor adherence to design-rule constraints, and inconsistent preservation of electrical functionality. We will open-source all benchmark data, evaluation code, and tool interfaces to facilitate future research.