硅基光電子集成芯片的物理驗證與光電協(xié)同設(shè)計工具

逍遙設(shè)計自動化

引言
隨著光電子集成芯片復(fù)雜度不斷提升，需要像電子集成芯片設(shè)計一樣采用嚴格的驗證方法。本文介紹光電子集成芯片的物理驗證流程，重點介紹PIC Studio支持電子和光學(xué)器件協(xié)同設(shè)計與驗證的綜合設(shè)計平臺。通過分析關(guān)鍵驗證步驟、工具和方法，深入探討光學(xué)設(shè)計驗證中的特定挑戰(zhàn)。
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隨著光電子集成芯片復(fù)雜度不斷提升，需要像電子集成芯片設(shè)計一樣采用嚴格的驗證方法。本文介紹光電子集成芯片的物理驗證流程，重點介紹PIC Studio這個支持電子和光學(xué)器件協(xié)同設(shè)計與驗證的綜合設(shè)計平臺。通過分析關(guān)鍵驗證步驟、工具和方法，深入探討光學(xué)設(shè)計驗證中的特定挑戰(zhàn)。

PIC Studio光電協(xié)同設(shè)計與物理驗證流程
, x- e4 P5 [* ~* S7 K8 v$ M8 F3 m0 VPIC Studio提供了從器件級到系統(tǒng)級的光電子線路設(shè)計集成環(huán)境。該平臺包含多個工具：用于系統(tǒng)級仿真的pSim Plus、用于原理圖設(shè)計的pLogic、用于版圖生成的Advanced SDL和用于物理設(shè)計的PhotoCAD。
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圖1展示了PIC Studio的完整設(shè)計流程，包括系統(tǒng)仿真(pSim Plus)、原理圖設(shè)計(pLogic)、版圖生成(Advanced SDL)和物理設(shè)計(PhotoCAD)等各個工具的集成。
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9 B5 W+ T& w2 Y5 `6 L- G" s7 `物理驗證方法
9 `2 B. Y8 w$ k1 C$ _由于光學(xué)器件的特殊性質(zhì)，光電子集成芯片的物理驗證過程與傳統(tǒng)電子集成芯片驗證有顯著差異。主要包括版圖對比原理圖(LVS)驗證和寄生參數(shù)提取(PEX)。

圖2對比了光電子集成芯片和電子集成芯片驗證方法的差異，包括LVS輸出、應(yīng)用場景、PEX開發(fā)方法和輸出格式。
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( B; p; ^9 e+ a器件級驗證
( m1 h6 X) m/ Q2 L1 C" k! p5 N6 \# |- l物理驗證始于器件級，需要仔細考慮無源和有源光電子器件的特性。常見器件包括：

  j9 _  j- Z3 l, ?4 r! ]0 J3 ?圖3展示各種無源光電子器件，包括邊緣耦合器、光柵耦合器和波導(dǎo)分路器及其截面視圖。

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$ [. o$ G/ J$ ]5 a/ G! G# G圖4：熱調(diào)制調(diào)制器、微環(huán)調(diào)制器和鍺探測器等有源器件及其截面和工作特性。

/ S. C# r0 _8 I! L8 m版圖提取與驗證
PIC Studio的版圖提取過程采用兩種主要方法：
1. Advanced SDL：

支持原理圖驅(qū)動設(shè)計的直接版圖提取

2. GDS2INFO：
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支持從現(xiàn)有GDS文件進行提取，適用于傳統(tǒng)設(shè)計，不受限PDK。

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圖5：從版圖數(shù)據(jù)提取連接信息和生成網(wǎng)表的GDS2INFO工作流程。

聯(lián)合仿真與驗證
  W/ Y- H' u) v* @& ]PIC Studio通過pSim Plus支持電子和光學(xué)器件的全面聯(lián)合仿真。這項功能對于驗證混合信號線路和確保光電域之間的正確交互非常重要。

5 s) S9 u  [) H2 F4 O6 ^圖6：pSim Plus模擬組合光電線路的能力，包括RLC效應(yīng)和受控源。
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5 S) p1 T/ W6 J: w! E工業(yè)支持與PDK集成
) i) g) W; T8 p9 e/ N8 m$ }& SPIC Studio通過與各種工藝設(shè)計工具包(PDK)和Assembly設(shè)計工具包(ADK)的集成，保持廣泛的行業(yè)支持。
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圖7：PIC Studio支持的廣泛生態(tài)系統(tǒng)，包括主要行業(yè)企業(yè)。

3 _7 |' E5 o$ ?( o' C高級驗證功能
+ `: H2 }  Y* P( d該平臺包含多個高級驗證功能：
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圖8：pSim Plus支持的三種電極建模方法，包括阻抗匹配、S參數(shù)分析和電路仿真。
( w) T' @! ~8 i1 V5 _/ Q# J
, ?5 o, k! u* z0 T' @% a產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)集成
PIC Studio的驗證方法集成在更廣泛的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中：
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3 @& X5 `0 l/ c3 C- F+ J3 J圖9：圍繞PIC Studio的完整產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，包括PDK提供商、代工廠和第三方工具集成。
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/ g$ z0 T( D+ q結(jié)論
6 q' V1 l' Y- M. R% A; aPIC Studio的物理驗證流程為確保光電子集成芯片的可靠性和可制造性提供了全面的解決方案。通過結(jié)合傳統(tǒng)電子集成芯片驗證方法和光電子特定需求，實現(xiàn)了復(fù)雜光電系統(tǒng)的高效協(xié)同設(shè)計與驗證。與行業(yè)標(biāo)準和代工工藝的集成使其成為現(xiàn)代光電子集成芯片設(shè)計挑戰(zhàn)的實用解決方案。現(xiàn)在，隨著PIC Studio平臺的進化，光電融合的設(shè)計驗證已經(jīng)由概念走向?qū)嶋H應(yīng)用，歡迎各位工程師探討交流并嘗試使用。
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* U6 N$ U6 H" P0 B; \軟件申請我們歡迎化合物/硅基光電子芯片的研究人員和工程師申請體驗免費版PIC Studio軟件。無論是研究還是商業(yè)應(yīng)用，PIC Studio都可提升您的工作效能。
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7 r' g% G; g1 @$ P% [. Z: Y深圳逍遙科技有限公司（Latitude Design Automation Inc.）是一家專注于半導(dǎo)體芯片設(shè)計自動化（EDA）的高科技軟件公司。我們自主開發(fā)特色工藝芯片設(shè)計和仿真軟件，提供成熟的設(shè)計解決方案如PIC Studio、MEMS Studio和Meta Studio，分別針對光電芯片、微機電系統(tǒng)、超透鏡的設(shè)計與仿真。我們提供特色工藝的半導(dǎo)體芯片集成電路版圖、IP和PDK工程服務(wù)，廣泛服務(wù)于光通訊、光計算、光量子通信和微納光子器件領(lǐng)域的頭部客戶。逍遙科技與國內(nèi)外晶圓代工廠及硅光/MEMS中試線合作，推動特色工藝半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，致力于為客戶提供前沿技術(shù)與服務(wù)。
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