Mérnöki kihívások a(z) photonic integrated circuits (PIC) területén
A fotonikai integrált áramkörök a mérnöki tudomány egyik leggyorsabban növekvő területét jelentik — az optikai funkciók szilíciumchipre vagy más fotonikai anyagra való integrálása megnyitja az utat a 400G/800G adóvevők, az új generációs LiDAR-érzékelők, a fotonikai számítástechnika és a kvantumkommunikáció előtt. A PIC tervezése azonban alapvetően nehezebb, mint az elektronikai áramköröké.
Minden komponenst — csatolót, elosztót, modulátort, rezonáns gyűrűt — pontosan szimulálni kell, mielőtt a gyárba (foundry) kerülne. Egy 10 nanométeres geometriai hiba akár tíz decibellel is megváltoztathatja egy optikai szűrő karakterisztikáját. Egy hibás wafer marása egy professzionális gyárban több tízezer dollárba és több hétbe kerül. A szimuláció az egyetlen módja ennek a kockázatnak a csökkentésére.
További kihívást jelent az elektronikával való integráció — a lézermeghajtókat, TIA erősítőket és vevőáramköröket az optikai úttal együtt kell tervezni. A hagyományos EDA eszközök nem kezelik az optikai tartományt, a klasszikus fotonikai eszközök pedig nem ismerik az elektronikát. Az iSymulacje mindkét fajta eszközt biztosítja — és tudja, hogyan kell összekapcsolni azokat.
Hogyan támogatja szoftverünk a tervezést?
| Termék | Szerep ezen a területen |
|---|---|
 | GPU-gyorsított FDTD + módszolver — PDK komponensek kompakt modelljeinek generálása |
 | Optoelektronikai áramkörök szimulációja tranzisztorszinten — lézermeghajtók, TIA-k, PD-k |
 | 2D/3D FDTD szimuláció — fotonikai komponensek szerkezeti elemzése, fotonikai kristályok |
 | BPM hosszú hullámvezető rendszerekhez — elosztók, csatolók, EO modulátorok |
 | Módanalízis — hullámvezető méreteinek optimalizálása, effektív indexek számítása |
 | Átviteli rendszer szimulációja — a PIC ellenőrzése az optikai út kontextusában |
Alkalmazási példa: kompakt Y-csatoló modell PDK-hoz
Tervezési feltételezések
A szilíciumfotonikai technológiában 400G adóvevőt fejlesztő csapatnak a kiválasztott gyár (FAB) PDK-jának (Process Design Kit) megfelelő kompakt komponensmodellekre van szüksége, amelyek lehetővé teszik integrált fotonikai áramkörök tervezését és ellenőrzését.
Y-csatoló szimulációja
Az OptiOmega-ban Python-ból vezérelt paraméteres FDTD szimulációkat végeztek. Iteratívan optimalizálták az Y-csatoló geometriáját, többek között az elágazási szöget, a hullámvezetők hosszát és szélességét változtatva. A GPU-gyorsítás alkalmazása néhány napról néhány órára csökkentette a számítási időt.
Kompakt modell generálása
A szimulációs eredmények alapján meghatározták a szórási paramétereket (S-paramétereket), amelyeket a PDK-nak megfelelő, az OptiSPICE környezetben való felhasználásra kész kompakt modell formájában mentettek el.
Fotonikai rendszer elemzése
A modellt a teljes fotonikai áramkör szimulációjához használták az OptiSPICE-ban, elemezve az átviteli jellemzőket, a zaj hatását és a csatoló együttműködését az út többi elemével, mint a lézermeghajtó és a transzimpedancia-erősítő (TIA).
Ellenőrzött terv
A teljes tervezési folyamat, a komponens geometriájától az áramköri szintű szimulációig, lehetővé tette a terv ellenőrzését még a FAB gyártási folyamatban való költséges prototípuskészítés előtt, jelentősen lerövidítve a fejlesztési időt és csökkentve a fejlesztési költségeket.
Gyakran ismételt kérdések
Fotonikai integrált áramkörök (PIC) szimulációja és tervezése
Kompatibilis az OptiOmega a gyártó FAB-ok PDK-jaival (pl. IMEC, GlobalFoundries)?
Az OptiOmega S-paraméter formátumú kompakt modelleket generál, amelyek kompatibilisek a szabványos áramköri szintű környezetekkel. A közvetlen integráció konkrét PDK-kkal a FAB PDK-készleteinek elérhetőségétől függ — vegye fel velünk a kapcsolatot projektje részleteinek megbeszéléséhez.
Miben különbözik az Optiwave PIC-megközelítése a Lumericaltól (Ansys)?
Az Optiwave integrált eszközökosztémát kínál a komponensszinttől (OptiFDTD, OptiOmega) az áramkörön (OptiSPICE) át a rendszerig (OptiSystem). A kulcsfontosságú előny a Python-first API az OptiOmega-ban és az alacsonyabb teljes licencköltség — ami különösen fontos egyetemek és fotonikai startupok számára.
Használhatom az Optiwave-et más platformokon, mint a szilícium, PIC tervezéséhez?
Igen. Az Optiwave eszközök bármilyen anyagi platformmal működnek — szilícium (Si), szilícium-nitrid (SiN), indium-foszfid (InP), LiNbO₃ és mások. Az anyagtulajdonságokat a felhasználó definiálja.
Van támogatás a kvantumfotonikához és a QKD-hoz?
Az OptiSystem támogatja a QKD (Quantum Key Distribution) rendszerek és az összefonódott fotonforrások modellezését. Az OptiOmega lehetővé teszi a kvantumfotonikában használt fotonikai nanorezonátorok szimulációját.
Van speciális kihívása ezen a területen?
Mérnökünk 1 munkanapon belül válaszol, és tanácsot ad az eszközökkel és licencelési lehetőségekkel kapcsolatban.
Kérdés mérnökünktőlA(z) OptiOmega szoftvert keresi?
Igényeljen 14-30 napos próbaverziót, hogy teljes körű műszaki támogatással tesztelje a(z) OptiOmega terméket aktuális projektje során.
OptiOmega próbaverzió igénylése