Inseneerlikud väljakutsed photonic integrated circuits (PIC) tööstusharus
Fotoonilised integraallülitused on üks kiiremini kasvavaid inseneerivaldkondi — optiliste funktsioonide integreerimine räni kiibile või muule fotoonilisele materjalile avab tee 400G/800G saatja-vastuvõtjatele, uue põlvkonna LiDAR-sensoritele, fotoonilisele arvutamisele ja kvantsidele. Kuid PIC-de projekteerimine on põhimõtteliselt raskem kui elektrooniliste lülituste projekteerimine.
Iga komponent — ühendaja, jagur, modulaator, rõngasresonaator — tuleb enne tehasesse (FAB) saatmist täpselt simuleerida. 10-nanomeetrine geomeetriaviga võib nihutada optilise filtri karakteristikut rohkem kui kümme detsibelli võrra. Defektse plaadi söövitamine professionaalses FAB-is maksab kümneid tuhandeid dollareid ja nädalaid aega. Simuleerimine on ainus viis selle riski vähendamiseks.
Täiendav väljakutse on integratsioon elektroonikaga — laseriajurid, TIA-võimendid ja vastuvõtulülitused tuleb projekteerida koos optilise rajaga. Traditsioonilised EDA-tööriistad ei suuda hakkama saada optilise valdkonnaga ning klassikalised fotoonilised tööriistad ei tunne elektroonikat. iSymulacje pakub mõlemat tüüpi tööriistu — ja teab, kuidas neid ühendada.
Kuidas meie tarkvara projekteerimist toetab?
| Toode | Roll selles valdkonnas |
|---|---|
 | GPU-kiirendusega FDTD + modaallahendaja — PDK-komponentide kompaktsete mudelite genereerimine |
 | Optoelektrooniliste lülituste simuleerimine transistoritasandil — laseriajurid, TIA, PD |
 | 2D/3D FDTD-simuleerimine — fotooniliste komponentide struktuurianalüüs, fotoonilised kristallid |
 | BPM pikkade lainejuhtsüsteemide jaoks — jagurid, ühendajad, EO-modulaatorid |
 | Modaalanalüüs — lainejuhi mõõtmete optimeerimine, efektiivsete indeksite arvutamine |
 | Edastussüsteemi simuleerimine — PIC-i kontrollimine optilise raja kontekstis |
Rakenduse näide: kompaktne Y-ühendaja mudel PDK jaoks
Projekteerimise eeldused
400G saatja-vastuvõtjat räni fotoonika tehnoloogias arendav meeskond vajab komponentide kompaktseid mudeleid, mis vastavad valitud tehase (FAB) PDK-le (Process Design Kit), võimaldades integreeritud fotooniliste lülituste projekteerimist ja kontrollimist.
Y-ühendaja simuleerimine
OptiOmega-s viidi läbi Pythonist juhitud parameetrilised FDTD-simulatsioonid. Y-ühendaja geomeetriat optimeeriti iteratiivselt, muutes muu hulgas haru nurka, lainejuhi pikkust ja laiust. GPU-kiirendus lühendas arvutusaega mitmelt päevalt mõne tunnini.
Kompaktse mudeli genereerimine
Simulatsiooni tulemuste põhjal määrati hajumisparameetrid (S-parameetrid) ja salvestati PDK-le vastava kompaktse mudelina, mis on valmis kasutamiseks OptiSPICE keskkonnas.
Fotoonilise lülituse analüüs
Mudelit kasutati kogu fotoonilise lülituse simuleerimiseks OptiSPICE-s, analüüsides edastuskarakteristikuid, müra mõju ja seda, kuidas ühendaja suhtleb raja ülejäänud osaga, näiteks laseriajuri ja transimpedantsvõimendiga (TIA).
Kontrollitud projekt
Täielik projekteerimisprotsess, alates komponendi geomeetriast kuni lülitustasandi simuleerimiseni, võimaldas projekti kontrollida enne kulukat prototüübikäiku FAB-tootmisprotsessis, lühendades märkimisväärselt arendusaega ja vähendades arenduskulusid.
Korduma kippuvad küsimused
Fotooniliste integraallülituste (PIC) simuleerimine ja projekteerimine
Kas OptiOmega ühildub tootmistehaste PDK-dega (nt IMEC, GlobalFoundries)?
OptiOmega genereerib kompaktseid mudeleid S-parameetri vormingus, mis ühilduvad standardsete lülitustasandi keskkondadega. Otsene integratsioon konkreetsete PDK-dega sõltub PDK-komplektide kättesaadavusest FAB-ilt — võtke meiega ühendust, et arutada teie projekti üksikasju.
Kuidas erineb Optiwave lähenemine PIC-le Lumericalist (Ansys)?
Optiwave pakub integreeritud tööriistade ökosüsteemi alates komponenditasandist (OptiFDTD, OptiOmega) läbi lülituse (OptiSPICE) kuni süsteemini (OptiSystem). Peamised eelised hõlmavad Python-first API-t OptiOmega-s ja madalamaid kogulitsentsikulusid — eriti olulised ülikoolidele ja fotoonika idufirmadele.
Kas ma saan kasutada Optiwave-t PIC-de projekteerimiseks teistel platvormidel peale räni?
Jah. Optiwave tööriistad töötavad mis tahes materjaliplatvormiga — räni (Si), räninitriid (SiN), indiumfosfiid (InP), LiNbO₃ ja teised. Materjaliomadused on kasutaja määratud.
Kas on tuge kvantfotoonikale ja QKD-le?
OptiSystem toetab QKD- (Quantum Key Distribution) süsteemide ja põimunud footonite allikate modelleerimist. OptiOmega võimaldab simuleerida kvantfotoonikas kasutatavaid fotoonilisi nanoresonaatoreid.
Kas teil on selles valdkonnas konkreetne väljakutse?
Meie insener vastab 1 tööpäeva jooksul ja soovitab tööriistu ning litsentseerimisvõimalusi.
Küsi inseneri käestOtsite tarkvara OptiOmega?
Hankige 14-30-päevane prooviversioon, et proovida OptiOmega täieliku tehnilise toega oma praeguses projektis.
Hangi OptiOmega prooviversioon