报名 | 提高光芯片可制造性的五大途径

作者：Peter Hallschmid（Ansys高级产品营销经理）, Ellen Schelew (Ansys高级研发工程师)

数据通信（5G）、人工智能（AI）、传感、量子计算和自动驾驶汽车等流行应用都推动了对光子技术的需求。针对这些应用，光子技术可以帮助提高带宽、减小产品尺寸、增强传感功能和降低功耗。

然而，无论是对初创公司还是成熟的代工厂和设计公司，光子设计与制造都极具挑战，关键是选择一个完整清晰的支持统计紧凑模型的设计流程。1月18日，网络研讨会 “聚焦激光” ——采用Ansys Lumerical进行边缘发射半导体激光器仿真（Focus on Lasers: Simulating Semiconductor Edge-Emitting Lasers with Ansys Lumerical）即将上线，将详细探讨如何进行激光器的设计。欢迎报名！本文也将进一步介绍改进光子设计产能的五大途径：

光子工艺设计套件（Process Design Kit, PDK）最具挑战的一方面是为系统仿真提供准确的紧凑模型库。创建并维护紧凑模型是一项耗时、繁琐且容易出错的工作，因为其涵盖各种数据类型和模型。到目前为止，数据格式和数据交换机制一直没有统一的标准，导致模型质量参差不齐、研发周期漫长。

可以通过自动创建紧凑模型来提高效率。Ansys Lumerical CML Compiler是一款值得信赖的紧凑模型自动生成工具，它建立在Lumerical多年专业的研发和与代工厂合作的经验之上，为客户提供可靠且高质量的模型。

使用统计紧凑模型开展良率分析可以考虑到现实制造中的误差，更好地捕获制造后芯片的真实性能。工艺误差对光电集成电路的性能有重大影响，除了单个元件的随机变化，还需要考虑相邻元件之间的空间相关性。良率分析有助于提高芯片首次流片就能达标的可能性，从而加快产品上市，降低制造成本，提高投资回报。

Ansys Lumerical CML Compiler可以生成统计学紧凑模型库。这些模型都可以加载到Ansys的光电系统级仿真工具Lumerical INTERCONNECT中，以开展良率分析、蒙特卡罗分析和Corner Analysis。

在器件级和系统级设计流程中使用自动模型生成、统计数据和工艺文件，可以提高设计的可制造性

用户可以使用代工厂工艺文件对定制器件进行可靠仿真，保证仿真输入准确匹配特定代工厂工艺。工艺文件包含代工厂技术手册中常见的关键信息（包括每个工艺层的垂直位置、厚度、材料和侧壁角度）。使用工艺文件后，无需手工配置计算机辅助设计（CAD）模型，从而省去这一繁琐、耗时且容易出错的步骤。使用经过代工厂验证的工艺文件，可以缩短为仿真配置几何结构的时间，并将更多时间专注在自定义的设计与优化工作。

只要有GDS和代工厂工艺文件，用户就可以使用Ansys Lumerical器件级工具软件直接开展仿真，显著提高设计成功的概率，从而节省大量重新流片的时间与成本。该流程中一个关键功能模块是Layer Builder，它可根据器件设计人员提供的设计布局（通常为GDS格式）和代工厂提供的工艺文件生成3D模型。

紧凑模型校准很重要，但非常费时、繁琐且容易出错。自动化模型校准不仅能节省时间，而且能确保紧凑模型一致、准确。在合并不同来源的数据时，它会强制校准以满足数据和模型的物理性、自我一致性。

Ansys Lumerical可提供自动化工作流程，该流程通过自动仿真来补充测量数据。它可为CML Compiler提供输入，并包含丰富的数据可视化和诊断功能。

探索Ansys Lumerical生态系统合作伙伴，包括代工厂和电子设计自动化（EDA）工具厂商共同开发的各种工作流程，以满足实际应用需求。借助先进的流程和互操作性，提高生产力、降低风险、满足严苛的项目日程。