硅基光电子集成芯片的物理验证与光电协同设计工具

逍遥设计自动化

引言
- X. e+ J# r7 p8 z- U  o/ Z" ]$ S随着光电子集成芯片复杂度不断提升，需要像电子集成芯片设计一样采用严格的验证方法。本文介绍光电子集成芯片的物理验证流程，重点介绍PIC Studio支持电子和光学器件协同设计与验证的综合设计平台。通过分析关键验证步骤、工具和方法，深入探讨光学设计验证中的特定挑战。
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0 s4 w* p& c4 M) @: h& b随着光电子集成芯片复杂度不断提升，需要像电子集成芯片设计一样采用严格的验证方法。本文介绍光电子集成芯片的物理验证流程，重点介绍PIC Studio这个支持电子和光学器件协同设计与验证的综合设计平台。通过分析关键验证步骤、工具和方法，深入探讨光学设计验证中的特定挑战。

PIC Studio光电协同设计与物理验证流程
# H# b) Q* d0 z( k, w* f+ ]- ?PIC Studio提供了从器件级到系统级的光电子线路设计集成环境。该平台包含多个工具：用于系统级仿真的pSim Plus、用于原理图设计的pLogic、用于版图生成的Advanced SDL和用于物理设计的PhotoCAD。
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: J" K: w6 d5 ~/ j! q+ `2 z图1展示了PIC Studio的完整设计流程，包括系统仿真(pSim Plus)、原理图设计(pLogic)、版图生成(Advanced SDL)和物理设计(PhotoCAD)等各个工具的集成。
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9 f, W/ Y, q) ~5 x. S' M( {物理验证方法
由于光学器件的特殊性质，光电子集成芯片的物理验证过程与传统电子集成芯片验证有显著差异。主要包括版图对比原理图(LVS)验证和寄生参数提取(PEX)。
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图2对比了光电子集成芯片和电子集成芯片验证方法的差异，包括LVS输出、应用场景、PEX开发方法和输出格式。
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器件级验证
物理验证始于器件级，需要仔细考虑无源和有源光电子器件的特性。常见器件包括：

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图3展示各种无源光电子器件，包括边缘耦合器、光栅耦合器和波导分路器及其截面视图。

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2 Q9 O+ s2 f1 m( Q& ^' o& u6 |4 N图4：热调制调制器、微环调制器和锗探测器等有源器件及其截面和工作特性。
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  A  g0 T8 x9 k版图提取与验证
2 i3 z5 {) D( Q3 JPIC Studio的版图提取过程采用两种主要方法：
1. Advanced SDL：

支持原理图驱动设计的直接版图提取
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2 U% _8 \# L0 b! l% ?% j+ C2. GDS2INFO：

支持从现有GDS文件进行提取，适用于传统设计，不受限PDK。
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图5：从版图数据提取连接信息和生成网表的GDS2INFO工作流程。

# h& `# z1 `* g; q8 e( ^9 O6 m联合仿真与验证
PIC Studio通过pSim Plus支持电子和光学器件的全面联合仿真。这项功能对于验证混合信号线路和确保光电域之间的正确交互非常重要。

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图6：pSim Plus模拟组合光电线路的能力，包括RLC效应和受控源。

/ j* ?% _0 \. I# p( Z+ F* C! S工业支持与PDK集成
PIC Studio通过与各种工艺设计工具包(PDK)和Assembly设计工具包(ADK)的集成，保持广泛的行业支持。
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8 x# E# g( z% K* U1 \) h3 ?图7：PIC Studio支持的广泛生态系统，包括主要行业企业。
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高级验证功能
该平台包含多个高级验证功能：

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1 l3 x, ~. B; `5 Z7 K9 u图8：pSim Plus支持的三种电极建模方法，包括阻抗匹配、S参数分析和电路仿真。

5 m  v+ H& N" u% X+ `+ \2 I& e; M3 V产业生态系统集成
PIC Studio的验证方法集成在更广泛的产业生态系统中：

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* i6 B5 u0 n, I. k' H/ e' M3 W) @图9：围绕PIC Studio的完整产业生态系统，包括PDK提供商、代工厂和第三方工具集成。
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. t: J6 N9 j  i0 p/ r/ _* Y结论
PIC Studio的物理验证流程为确保光电子集成芯片的可靠性和可制造性提供了全面的解决方案。通过结合传统电子集成芯片验证方法和光电子特定需求，实现了复杂光电系统的高效协同设计与验证。与行业标准和代工工艺的集成使其成为现代光电子集成芯片设计挑战的实用解决方案。现在，随着PIC Studio平台的进化，光电融合的设计验证已经由概念走向实际应用，欢迎各位工程师探讨交流并尝试使用。

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