Anthropic：Claude Fable 5.2 能从头到尾设计电子原型，三块电路板没改一根线就能用

一年多以前，我们开始测试 Claude 设计基础电子电路的能力。我们与设计和制造电路板的公司 Diode Computers 合作，在一些简单任务上训练 Claude，例如阅读芯片的数据手册，并弄清一颗芯片需要哪些配套元件才能运行。那时我们试验的模型还无法可靠地完成电路板布局，也很难设计出能相互配合的部件。现在，Claude 已经可以从头到尾设计电子硬件并完成原型。

设计一台电子设备需要经过许多复杂步骤，并处理各种现实约束。你不仅要设计和仿真电路板，还要推理电路板的物理布局及其实际表现、为机械部件建模、编写固件，同时还要记住哪些元件容易买到、工厂能生产什么。

为了看看更新的 Claude 模型在这方面进步了多少，我们再次与 Diode 合作，这次请 Claude Fable 5.2 设计三台电子设备：一个免提通话器（speakerphone）、一个语音助手中枢，以及一个手持电子宠物。在极少提示的情况下，Claude 能用几何推理完成每块电路板的布局，预判制造约束，并确保设计满足这些约束。它会修改自己的方案，在计算机辅助设计（CAD）软件中为设计建模，最后指导人类工程师造出原型，而这些原型的电路无需任何修改就能工作。

每个设计开始时，我们都只给 Claude 一个简单的提示，说明要做什么样的设备以及主要硬件需求。例如，免提通话器的提示是要「一个通过 USB-C 插到电脑上的圆饼形设备，带麦克风和扬声器，支持蓝牙并使用 PCB 天线」。Claude 随后编写了设备规格，绘制了清晰的可视化原理图，决定元件在印刷电路板（PCB）上的位置，布置元件之间的铜线连接，设计了可 3D 打印的外壳，编写了固件，并准备了物料清单。Diode 在 Claude 的指导下组装电路板并运行固件。最终得到的免提通话器原型在使用数周后仍然正常工作。

Claude 用类似的流程做出了语音助手中枢和电子宠物，两者目前也都运行良好。由于这些设备还是早期原型，我们还不知道它们在长期使用中表现如何，也不知道能否通过商业认证。

推理几何问题

Fable 5.2 与我们早期测试所用模型之间最大的区别，在于它推理复杂几何问题的能力，例如元件放在电路板的什么位置、元件之间的铜线怎么走。

早期模型很难决定如何摆放基本元件，比如把辅助元件放得离它们服务的芯片太远，或者把连接器方向放错。相比之下，Fable 5.2 给出的布局更紧凑、更实用。它会先布最重要的连接：传输高速信号或大电流的线，或对噪声敏感的线。例如在语音助手中枢上，Claude 先布 USB 和以太网连接，这些信号沿着成对的走线（电路板上细长的铜条）传输。它一次布一对走线，保持每对中两条线长度相同、间距正确。它还加入了调谐图案，也就是用小锯齿加长走线，让信号同时到达；并调整了电源部分元件的排布，让电源效率更高。

为了展示 Fable 5.2 在电路板布局上比早期模型强多少，我们请 Diode 运行了 PCB Gym。这是一个内部基准，把电路板设计中的布局删掉，再根据模型摆放元件和重新布线的好坏来打分。Fable 5.2 在该基准上得分 69%，而 Fable 5 为 25%（图 2）。它在 BenchCAD 2.1 上也表现更好，这是一个公开基准，测试模型能否根据工程图和渲染图重建 3D 零件、装配体和电路板。Fable 5.2 得分 83.5%，几乎是前代 Claude Fable 5.1 的两倍。

修改设计

早期模型在设计 PCB 布局时很少修改自己的方案，即使已经很明显，它们的元件摆放永远无法完成布线。过去一年里，Diode 用这些模型设计了许多完成了 95% 却仍然无法使用的电路板。

当 Claude 发现某个设计行不通时，它会在没有提示的情况下主动换个思路。例如在设计有四层铜的免提通话器电路板时，它把两颗芯片上的信号重新分配到不同引脚上。这样，免提通话器触摸控制区下方的走线可以留在同一层，彼此不交叉。后来电路板背面变得太拥挤时，Claude 交换了可互换引脚上的信号，并把电路板的一整个角重新布局，而不是靠增加层间跳线来打补丁。

在语音助手中枢的设计文件中布线时，Claude 注意到铜线连接「乱到没法用眼睛追踪了」，并推理说：「我应该直接把这些走线拆掉重来。」它随后删除并重新布线了几十次，直到找到一种可行的排布。

使用软件和文档

当某台设备的设计决策取决于某个元件的细节时，Claude 经常会查阅该元件的数据手册，也就是制造商发布的技术文档。被问到手持电子宠物不装电池能否工作时，Claude 读了充电芯片的数据手册，回答说它可以靠 USB 供电运行，但预测充电指示灯会闪烁，因为充电芯片会不断给替代电池位置的小电容充电。

为了给语音助手中枢布线，Claude 一开始使用 Diode 提供的设计软件，它可以调用 KiCad（一款广泛使用的电路板设计程序）内置的布线器（画走线的工具）。KiCad 的布线器一次只在 Claude 选定的两点之间画一条走线。但中枢上有从一个 100 针连接器引出的很长的走线，Claude 判断一条条地布需要太多逐步指导。

于是 Claude 自己写了一个布线器：一个把电路板划分成网格，并在网格中搜索每条走线的畅通路径的算法。大约半小时内，Claude 就做出了一个大约一秒就能布好一条长走线的布线器。当 Claude 发现一条音频时钟走线离以太网走线太近时，它调整了布线器，让敏感走线周围留出更多空间。

跟踪约束和下游影响

设计中某一部分的决策会对下游产生影响，Claude 会跟踪这些影响。在设计每台设备的外壳时，它编写代码检查电路板的 3D 模型能否放进外壳，且元件之间没有碰撞。例如，它发现免提通话器的电路板不能直接竖直放进外壳，因为静音开关会撞到后壁。Claude 算出，安装时把电路板倾斜约 25 度就能放进去。它在 3D 模型中验证了这一点，并把这一步加进了装配说明。

在设计语音助手中枢的外壳时，Claude 计算出一个 25 毫米长的麦克风孔道（让声音到达麦克风的开口）会在 3.4 kHz 附近产生共振。它推理道，这「正好落在语音频段里，不太理想，但用于语音助手还算可用。更好的做法是做成楔形外壳，后部高、前部低」。楔形设计把孔道缩短到约 10 毫米，把共振频率提高到约 8.9 kHz，处在语音频段的最边缘。Claude 还为免提通话器编写了固件，让 LED 灯环随着音量变大而变暗，从而让设备保持在 Claude 为电路板设计的电流上限之内。

面向真实制造的设计

在电子设计中，工程师必须在现实世界的约束内工作，也就是说，他们必须确保工厂真的能造出他们想要的东西。他们通过两类检查来做到这一点：可制造性设计（DFM）检查，把电路板的几何结构与工厂的制造极限进行比较；以及采购检查，确认分销商有这些元件的库存。

Claude 自己运行了这些检查，并把结果分成需要修复的问题和可以忽略的提示。它对语音助手中枢的检查发现有六处阻焊层（电路板上的保护涂层）细条太薄、无法制造。Claude 通过加宽阻焊层开口修复了它们，没有移动任何元件。检查还把两个地（电流共用的回流路径）之间的连接标记为错误，因为自动检查器没有识别出这个连接是有意为之。Claude 正确推理出它不会影响性能，并忽略了这个提示。

Diode 直接根据 Claude 的设计文件制造了全部三块电路板，没有为调整来回沟通。工厂和工程师通常需要经历多轮制造修改，Diode 团队告诉我们，和 Claude 合作时不需要这样做让他们感到惊讶。

局限与下一步

这三台设备都还是原型：它们没有经过电气验证、天线调谐、热测试或认证，也不是为量产设计的。由于 Claude 没有连接测试设备，也没有连接制造和组装电路板的机器，Diode 的工程师必须亲手制作和测试这些原型。即便如此，过去一年里，Claude 在推理元件摆放和布线决策方面有了大幅进步，现在它能在极少的人类指导下设计电子产品，并帮助人们做出原型。其他模型在这方面也在进步：OpenAI 最近写文章介绍了用其模型设计一款手持设备。这类工作可以帮助工程师更快地构建和测试新的硬件设计。

接下来，我们计划研究 Claude 能否设计更密集、更快、更复杂的电路板，在仿真中检查它们，并从成品设备的实测数据中学习。