Inžineriniai iššūkiai photonic integrated circuits (PIC) srityje
Fotoniniai integruoti grandynai yra viena greičiausiai augančių inžinerijos sričių — optinių funkcijų integravimas silicio luste ar kitoje fotoninėje medžiagoje atveria kelią 400G/800G siųstuvams-imtuvams, naujos kartos LiDAR jutikliams, fotoniniams skaičiavimams ir kvantinei komunikacijai. Tačiau PIC projektavimas iš esmės sudėtingesnis nei elektroninių grandynų projektavimas.
Kiekviena komponentė — jungiklis, skirstytuvas, moduliatorius, rezonansinis žiedas — turi būti tiksliai simuliuota prieš patenkant į gamyklą (foundry). 10 nanometrų geometrijos klaida gali pakeisti optinio filtro charakteristiką daugiau nei dešimčia decibelų. Defektuoto plokštelės ėsdinimas profesionalioje gamykloje kainuoja dešimtis tūkstančių dolerių ir savaites laiko. Simuliacija yra vienintelis būdas sumažinti šią riziką.
Papildomas iššūkis yra integracija su elektronika — lazerių valdikliai, TIA stiprintuvai ir priėmimo grandynai turi būti projektuojami kartu su optiniu keliu. Tradiciniai EDA įrankiai nepalaiko optinės srities, o klasikiniai fotoniniai įrankiai nepažįsta elektronikos. iSymulacje teikia abu įrankių tipus — ir žino, kaip juos sujungti.
Kaip mūsų programinė įranga palaiko projektavimą?
| Produktas | Vaidmuo šioje srityje |
|---|---|
 | GPU pagreitintas FDTD + modų sprendiklis — PDK komponentų kompaktinių modelių generavimas |
 | Optoelektroninių grandynų simuliacija tranzistoriaus lygmeniu — lazerių valdikliai, TIA, PD |
 | 2D/3D FDTD simuliacija — fotoninių komponentų struktūrinė analizė, fotoniniai kristalai |
 | BPM ilgoms bangolaidžio sistemoms — skirstytuvai, jungikliai, EO moduliatoriai |
 | Modų analizė — bangolaidžio matmenų optimizavimas, efektyvių indeksų skaičiavimas |
 | Perdavimo sistemos simuliacija — PIC patikrinimas optinio kelio kontekste |
Taikymo pavyzdys: kompaktinis Y jungiklio modelis PDK
Projektavimo prielaidos
Komandai, kurianti 400G siųstuvą-imtuvą silicio fotonikos technologijoje, reikia pasirinktos gamyklos (FAB) PDK (Process Design Kit) atitinkančių kompaktinių komponentų modelių, leidžiančių projektuoti ir tikrinti integruotus fotoninius grandynus.
Y jungiklio simuliacija
OptiOmega atliktos parametrinės FDTD simuliacijos, valdomos iš Python. Iteratyviai optimizuota Y jungiklio geometrija, keičiant, be kita ko, šakojimosi kampą, bangolaidžių ilgį ir plotį. GPU pagreitinimo panaudojimas sutrumpino skaičiavimo laiką nuo kelių dienų iki kelių valandų.
Kompaktinio modelio generavimas
Remiantis simuliacijos rezultatais nustatyti sklaidos parametrai (S-parametrai), kurie išsaugoti kompaktinio modelio, atitinkančio PDK ir paruošto naudoti OptiSPICE aplinkoje, forma.
Fotoninės sistemos analizė
Modelis panaudotas viso fotoninio grandyno simuliacijai OptiSPICE, analizuojant perdavimo charakteristikas, triukšmo poveikį ir jungiklio sąveiką su kitais trasos elementais, tokiais kaip lazerio valdiklis ir transimpedansinis stiprintuvas (TIA).
Patikrintas projektas
Pilna projektavimo eiga, nuo komponento geometrijos iki grandyno lygmens simuliacijos, leido patikrinti projektą prieš atliekant brangų prototipą FAB gamybos procese, žymiai sutrumpinant kūrimo laiką ir mažinant kūrimo išlaidas.
Dažniausiai užduodami klausimai
Fotoninių integruotų grandynų (PIC) simuliacija ir projektavimas
Ar OptiOmega suderinama su gamyklos FAB PDK (pvz., IMEC, GlobalFoundries)?
OptiOmega generuoja kompaktinius modelius S-parametrų formatu, suderinamu su standartinėmis grandyno lygmens aplinkomis. Tiesioginė integracija su konkrečiais PDK priklauso nuo PDK rinkinių iš FAB prieinamumo — susisiekite su mumis, kad aptartume jūsų projekto detales.
Kuo Optiwave požiūris į PIC skiriasi nuo Lumerical (Ansys)?
Optiwave siūlo integruotą įrankių ekosistemą nuo komponento lygmens (OptiFDTD, OptiOmega) per grandyną (OptiSPICE) iki sistemos (OptiSystem). Pagrindinis pranašumas — Python-first API OptiOmega ir mažesnė bendra licencijos kaina — ypač svarbi universitetams ir fotoniniams startuoliams.
Ar galiu naudoti Optiwave PIC projektavimui platformose, kitose nei silicis?
Taip. Optiwave įrankiai veikia su bet kokia medžiagų platforma — silicis (Si), silicio nitridas (SiN), indžio fosfidas (InP), LiNbO₃ ir kitos. Medžiagų savybes apibrėžia naudotojas.
Ar yra palaikymas kvantinei fotonikai ir QKD?
OptiSystem palaiko QKD (Quantum Key Distribution) sistemų ir supinto fotono šaltinių modeliavimą. OptiOmega leidžia simuliuoti kvantinėje fotonikoje naudojamus fotoninius nanorezonatorius.
Turite specifinį iššūkį šioje srityje?
Mūsų inžinierius atsakys per 1 darbo dieną ir patars dėl įrankių bei licencijavimo galimybių.
Siųsti klausimą inžinieriuiIeškote OptiOmega programinės įrangos?
Gaukite 14-30 dienų bandomąją versiją, kad išbandytumėte OptiOmega su pilna technine pagalba jūsų dabartiniame projekte.
Gauti OptiOmega bandomąją versiją