Thiết kế PCB hoàn chỉnh chỉ bằng vài câu tiếng Anh nhờ AI Fable 5

Một kỹ sư phần cứng đã thử nghiệm để AI Fable 5 tự thiết kế bo mạch in (PCB) chỉ từ mô tả bằng tiếng Anh, không hề chỉnh sửa thủ công. Kết quả là một bo mạch dựa trên chip RP2350 chạy được, dù vẫn tồn tại lỗi về chân linh kiện và định tuyến do AI gây ra. Đây là một ví dụ thú vị cho thấy AI đang dần tham gia sâu vào quy trình thiết kế phần cứng.

Ý tưởng và hai quy tắc nghiêm ngặt

Tác giả đã ấp ủ ý định thiết kế một PCB đơn giản trong nhiều năm nhưng liên tục trì hoãn. Sau khi thử dùng Claude Opus 4.8 để "vibe-generate" một bo mạch, kết quả thất vọng vì AI không hiểu hướng linh kiện và định tuyến sai. Mọi thứ thay đổi khi Fable 5 xuất hiện.

Tác giả đặt ra hai quy tắc:

• Không chỉnh sửa hay kiểm tra bo mạch thủ công.
• Mọi vấn đề phát sinh trước khi sản xuất đều do Fable giải quyết.

Điều này đồng nghĩa anh đặt trọn niềm tin vào Fable, kể cả ví tiền của mình. Anh chỉ mô tả bo mạch mong muốn và đóng vai trò khách hàng cuối, không tham gia vào giai đoạn thiết kế.

Prompt đưa ra rất ngắn gọn: một bo mạch phát triển dựa trên RP2350 có khả năng điều khiển màn hình E-ink. Sau vài giờ làm việc tự động, Fable đưa ra thiết kế hoàn chỉnh.

Bo mạch PCB vừa hoàn thành từ KiCad

Thông số bo mạch

Bo mạch có kích thước 31,8 × 37,32 mm, gồm 4 lớp:

• MCU: RP2350A
• Màn hình: E-ink 1,54 inch, độ phân giải 200×200
• Bộ nhớ Flash: 8 MB QSPI
• Chi phí: khoảng 26 euro mỗi bo

Những lỗi không thể tránh khỏi

Quá trình thiết kế không hề hoàn hảo. Khi xem thiết kế ban đầu, đồng nghiệp của tác giả yêu cầu kiểm tra lỗi DRC (Design Rule Checking) — và phát hiện tới 65 lỗi DRC. Theo đúng quy tắc, tác giả chỉ báo lỗi cho Fable và không tự sửa gì.

Mặt trước và mặt sau của PCB cho thấy lỗi định tuyến

Fable chọn linh kiện khá tốt, trừ hai linh kiện mắc lỗi:

• Chip SPI flash W25Q128JVS được chọn thuộc gói SOIC-8 wide, nhưng pad thiết kế lại dành cho gói SOP-8, khiến chip quá lớn so với pad.
• Transistor chuyển mạch cho bộ chuyển đổi boost của mạch điều khiển E-ink lại chọn gói quá nhỏ so với pad.

Tác giả chỉ phát hiện ra khi tải file lên JLCPCB. Sau khi trao đổi, Fable khăng khăng rằng W25Q128JVS có gói SOP-8, nhưng không tìm thấy trong thư viện LCSC. Cuối cùng cả hai thống nhất dùng chip P25Q64SH.

Định tuyến — điểm yếu chí mạng

Thiết kế có 65 footprint, 54 net và 118 đường chưa kết nối — không hề phức tạp. Fable quyết định dùng dự án mã nguồn mở Freerouting. Công cụ này chạy 2 phút, qua 17 lần lặp thì dừng ở 69 kết nối, còn 49 đường chưa nối và không thể hoàn thành. Claude phải tự định tuyến thủ công phần còn lại.

Sau khi đặt hàng, đồng nghiệp giới thiệu dự án KiCadRoutingTools — công cụ này chỉ chạy 1,25 giây và định tuyến toàn bộ kết nối không gặp vấn đề gì.

So sánh kết quả định tuyến giữa hai công cụ

Đặt hàng tại JLCPCB

Đây là lần đầu tác giả đặt hàng từ nhà sản xuất PCB. Fable chuẩn bị file cần thiết cho JLCPCB và hướng dẫn chọn các tùy chọn trên giao diện. Quá trình diễn ra đơn giản, không rườm rà. Một số linh kiện Claude chọn không có sẵn, hai bên trao đổi qua lại rồi hoàn tất. Năm bo mạch lắp ráp đầy đủ có giá 130 euro, màn hình E-ink mua từ cửa hàng địa phương.

Bo mạch về đến và chạy thử

Khi nhận hàng, tác giả kiểm tra xem có chập giữa chân 3v3 và GND không — không có chập, cắm vào laptop là bo mạch được nhận ngay. Các ứng dụng thử nghiệm chạy hoàn hảo:

• Đọc sách trên màn hình 1,54 inch.
• Đồng hồ bấm giây hỗ trợ tập trung.
• Album ảnh — tính năng yêu thích vì ảnh vẫn hiển thị sau khi tắt nguồn nhờ công nghệ E-ink.

Cảm nhận và bài học

Tác giả cảm thấy vừa thích thú vừa hụt hẫng. Anh thích việc chỉ cần mô tả bo mạch bằng tiếng Anh, gửi file ra nước ngoài rồi nhận về bo mạch hoạt động mà không cần kiến thức thiết kế PCB. Nhưng anh cũng không thấy thành tựu, vì trước đây anh thích quá trình học hỏi và vật lộn với khó khăn.

"Chúng ta đang ở thời đại tốt nhất để học về một thứ gì đó, nhưng việc có thể tạo ra sản phẩm mà không hiểu gì về lĩnh vực đó lại đặt bạn vào vị trí không thoải mái."

Ở nơi làm việc, tác giả không thể "YOLO" mà phải kiểm tra kỹ lưỡng mọi thứ — mệt mỏi nhưng xứng đáng vì ý kiến cá nhân vẫn quan trọng. Với dự án cá nhân, anh vẫn tiếp tục "YOLO" để tạo sản phẩm nhanh.

Anh hy vọng một ngày nào đó JLCPCB hay PCBWAY sẽ có hộp chat để người dùng đổ hết ý tưởng và bản vẽ vào, hai ngày sau nhận bo mạch — loại bỏ khâu trung gian và đơn giản hóa thiết kế PCB.

Dự án tiếp theo

Tác giả đã bắt đầu dự án mới: dùng Fable 5.1 kết hợp KiCAD và KiCADRoutingTools để xây dựng một máy tính bảng dựa trên NVIDIA Jetson Orin Nano. Với Việt Nam, câu chuyện này đáng chú ý khi phong trào thiết kế phần cứng mã nguồn mở và các dịch vụ gia công PCB giá rẻ đang phát triển, mở ra cơ hội cho sinh viên và kỹ sư trẻ thử sức mà không cần đầu tư lớn.