TOPAZ

TOPAZ — это компьютерная программа для проектирования и моделирования печатных плат, разработанная российской компанией «Эремекс» (Eremex). Продукт предназначен для автоматизации этапов разработки электронных устройств, включая создание электрических принципиальных схем, трассировку печатных плат и подготовку выходных данных для производства. TOPAZ позиционируется как отечественная альтернатива зарубежным САПР (системам автоматизированного проектирования) в области радиоэлектроники.

История

Разработка TOPAZ началась в 2000-х годах компанией «Эремекс», основанной в 1991 году в Москве. Изначально компания специализировалась на создании программного обеспечения для проектирования электроники, включая системы автоматизированного проектирования (САПР) и системы управления инженерными данными (PDM). Первая версия TOPAZ была выпущена в 2003 году и представляла собой модуль для трассировки печатных плат, интегрируемый с другими САПР.

В 2008 году вышла версия TOPAZ 2.0, которая включала собственный редактор принципиальных схем и библиотеку компонентов. В 2012 году была выпущена TOPAZ 3.0, добавившая поддержку многослойных плат (до 32 слоёв) и расширенные возможности для работы с высокочастотными цепями. В 2015 году программа получила сертификат соответствия требованиям Министерства промышленности и торговли РФ, что подтвердило её статус как отечественного программного обеспечения.

В 2018 году вышла версия TOPAZ 4.0, которая включала модуль для симуляции аналоговых и цифровых схем, а также интеграцию с системами управления жизненным циклом изделия (PLM). В 2021 году компания «Эремекс» объявила о выпуске TOPAZ 5.0, ориентированной на работу в операционной системе Linux, что расширило сферу применения программы в государственных и оборонных предприятиях.

Классификация

TOPAZ относится к классу систем автоматизированного проектирования (САПР) для электроники, а именно к программам для проектирования печатных плат (PCB CAD). В зависимости от функциональности, TOPAZ можно классифицировать как:

• Инструмент для сквозного проектирования — от создания принципиальной схемы до генерации файлов для производства (Gerber, Excellon).
• Специализированная САПР — ориентирована на проектирование многослойных плат с высокой плотностью монтажа (HDI).
• Отечественное программное обеспечение — включено в Единый реестр российских программ для электронных вычислительных машин и баз данных (с 2016 года).

Устройство и характеристики

Основные модули

TOPAZ состоит из нескольких взаимосвязанных модулей:

1. Редактор принципиальных схем — позволяет создавать электрические схемы с использованием библиотеки компонентов (более 10 000 элементов, включая отечественные микросхемы серий 155, 555, 1533, 1564 и др.).
2. Редактор печатных плат — обеспечивает размещение компонентов на плате, ручную и автоматическую трассировку проводников, контроль технологических норм (DRC).
3. Модуль трассировки — реализует алгоритмы топологической трассировки, включая трассировку под углом 45°, 90° и произвольными углами, а также дифференциальные пары.
4. Модуль симуляции — поддерживает моделирование аналоговых и цифровых схем на основе SPICE-совместимых моделей.
5. Модуль генерации выходных данных — формирует файлы в форматах Gerber (RS-274X), Excellon, ODB++, IDF, а также 3D-модели в формате STEP.

Технические характеристики

• Максимальное количество слоёв: до 64 (в версии 5.0).
• Максимальное количество выводов компонентов: до 10 000.
• Разрешение сетки: от 0,001 мм.
• Поддерживаемые операционные системы: Windows (7, 8, 10, 11), Linux (Red Hat, Ubuntu, Astra Linux, Альт Линукс).
• Форматы импорта: DXF, DWG, PADS, Allegro, OrCAD, Altium Designer.
• Форматы экспорта: Gerber, Excellon, ODB++, IDF, STEP, PDF, DXF.

Библиотека компонентов

Библиотека TOPAZ включает более 15 000 элементов, разделённых по категориям: микросхемы, транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы, разъёмы, трансформаторы и другие. Особое внимание уделено отечественным компонентам, включая элементы серий 155, 555, 1533, 1564, 564, 561, а также микроконтроллеры серий 1986, 1987, 1988. Пользователь может создавать собственные элементы и пополнять библиотеку.

Применение

TOPAZ используется в различных отраслях, связанных с разработкой электроники:

• Оборонно-промышленный комплекс — проектирование печатных плат для систем управления вооружением, радиолокационных станций, средств связи. Программа сертифицирована для использования на предприятиях с грифом секретности.
• Авиационная и космическая промышленность — разработка бортовой электроники, систем навигации и связи.
• Приборостроение — создание измерительных приборов, контроллеров, датчиков.
• Автомобильная электроника — проектирование блоков управления двигателем, систем безопасности, мультимедийных устройств.
• Промышленная автоматизация — разработка программируемых логических контроллеров (ПЛК), частотных преобразователей, источников питания.

Примеры использования

• Проектирование платы управления для робототехнического комплекса — в 2019 году на базе TOPAZ была разработана 8-слойная печатная плата для контроллера мобильного робота, используемого в МЧС России.
• Разработка блока питания для телекоммуникационного оборудования — в 2020 году предприятие «Ростелеком» (входит в реестр системообразующих организаций РФ) использовало TOPAZ для проектирования 12-слойной платы импульсного источника питания.
• Создание платы для системы управления беспилотным летательным аппаратом — в 2022 году компания «Геоскан» (резидент «Сколково») применила TOPAZ для трассировки 6-слойной платы с дифференциальными парами для GPS-приёмника.

Интересные факты

• Название «TOPAZ» происходит от английского «Topological Automatic Zoning» (топологическое автоматическое зонирование), что отражает ключевой алгоритм программы — автоматическое разбиение платы на зоны для трассировки.
• Программа поддерживает работу с платами, имеющими отверстия сложной формы (например, пазы, вырезы), что редко встречается в бюджетных САПР.
• TOPAZ является одной из немногих российских САПР, сертифицированных для проектирования плат для космической аппаратуры (сертификат Роскосмоса, 2017 год).
• В 2023 году компания «Эремекс» объявила о разработке облачной версии TOPAZ Cloud, которая позволит проектировать платы через веб-интерфейс без установки программы на локальный компьютер.

Критика

Несмотря на статус отечественного продукта, TOPAZ подвергается критике со стороны пользователей по нескольким причинам:

• Ограниченная библиотека импортных компонентов — в отличие от зарубежных аналогов (Altium Designer, Cadence), библиотека TOPAZ содержит меньше элементов от ведущих мировых производителей (Texas Instruments, Analog Devices, STMicroelectronics), что требует ручного ввода данных.
• Сложность освоения — интерфейс программы считается менее интуитивным по сравнению с современными САПР, что увеличивает время обучения.
• Отсутствие поддержки некоторых современных технологий — например, TOPAZ не поддерживает трассировку для микросхем с шагом выводов менее 0,4 мм (BGA, QFN) без дополнительных настроек.
• Зависимость от операционной системы — хотя версия для Linux существует, она работает нестабильно на некоторых дистрибутивах (например, на Debian).

Источники

• Официальный сайт компании «Эремекс» — раздел TOPAZ.
• Единый реестр российских программ для электронных вычислительных машин и баз данных — запись о TOPAZ.
• Статья «TOPAZ: отечественная САПР для печатных плат» в журнале «Радиоэлектроника и связь» (2022, № 4).
• Интервью с генеральным директором «Эремекс» А. В. Смирновым в журнале «Электроника: наука, технология, бизнес» (2023, № 2).
• Отчёт о сертификации TOPAZ в Роскосмосе (2017).