Dyluniadffotonigcylched integredig
Cylchedau integredig ffotonig(Pic) yn aml wedi'u cynllunio gyda chymorth sgriptiau mathemategol oherwydd pwysigrwydd hyd llwybr mewn interferomedrau neu gymwysiadau eraill sy'n sensitif i hyd llwybr.Picyn cael ei weithgynhyrchu trwy batio haenau lluosog (10 i 30 yn nodweddiadol) ar wafer, sy'n cynnwys llawer o siapiau polygonal, a gynrychiolir yn aml yn y fformat GDSII. Cyn anfon y ffeil at y gwneuthurwr ffotomask, mae'n ddymunol iawn gallu efelychu'r llun i wirio cywirdeb y dyluniad. Rhennir yr efelychiad yn lefelau lluosog: y lefel isaf yw'r efelychiad electromagnetig (EM) tri dimensiwn, lle mae'r efelychiad yn cael ei berfformio ar y lefel is-donfedd, er bod y rhyngweithio rhwng atomau yn y deunydd yn cael eu trin ar y raddfa macrosgopig. Mae dulliau nodweddiadol yn cynnwys parth amser gwahaniaeth meidraidd tri dimensiwn (3D FDTD) ac ehangu eigenMode (EME). Y dulliau hyn yw'r rhai mwyaf cywir, ond maent yn anymarferol ar gyfer yr amser efelychu PIC cyfan. Y lefel nesaf yw efelychiad EM 2.5 dimensiwn, megis lluosogi trawst gwahaniaeth meidraidd (FD-BPM). Mae'r dulliau hyn yn llawer cyflymach, ond yn aberthu rhywfaint o gywirdeb a dim ond lluosogi paraxial y gallant eu trin ac ni ellir eu defnyddio i efelychu cyseinyddion, er enghraifft. Y lefel nesaf yw efelychiad 2D EM, fel 2D FDTD a 2D BPM. Mae'r rhain hefyd yn gyflymach, ond mae ganddynt ymarferoldeb cyfyngedig, fel na allant efelychu cylchdrowyr polareiddio. Lefel arall yw efelychu matrics trosglwyddo a/neu wasgaru. Mae pob prif gydran yn cael ei leihau i gydran gyda mewnbwn ac allbwn, ac mae'r tonnau tonnau cysylltiedig yn cael ei leihau i shifft cam ac elfen wanhau. Mae'r efelychiadau hyn yn hynod gyflym. Ceir y signal allbwn trwy luosi'r matrics trosglwyddo â'r signal mewnbwn. Mae'r matrics gwasgaru (y gelwir ei elfennau yn S-baramedrau) yn lluosi'r signalau mewnbwn ac allbwn ar un ochr i ddod o hyd i'r signalau mewnbwn ac allbwn ar ochr arall y gydran. Yn y bôn, mae'r matrics gwasgaru yn cynnwys yr adlewyrchiad y tu mewn i'r elfen. Mae'r matrics gwasgaru fel arfer ddwywaith mor fawr â'r matrics trosglwyddo ym mhob dimensiwn. I grynhoi, o 3D EM i efelychiad matrics trosglwyddo/gwasgaru, mae pob haen o efelychiad yn cyflwyno cyfaddawd rhwng cyflymder a chywirdeb, ac mae dylunwyr yn dewis y lefel gywir o efelychu ar gyfer eu hanghenion penodol i wneud y gorau o'r broses ddilysu dylunio.
Fodd bynnag, nid yw dibynnu ar efelychu electromagnetig o rai elfennau a defnyddio matrics gwasgaru/trosglwyddo i efelychu'r llun cyfan yn gwarantu dyluniad cwbl gywir o flaen y plât llif. Er enghraifft, mae hyd llwybrau wedi'u camgyfrifo, tonnau tonnau amlfodd sy'n methu ag atal moddau uchel eu trefn yn effeithiol, neu ddau don-donnau sy'n rhy agos at ei gilydd gan arwain at broblemau cyplu annisgwyl yn debygol o fynd heb eu canfod yn ystod efelychu. Felly, er bod offer efelychu datblygedig yn darparu galluoedd dilysu dylunio pwerus, mae'n dal i fod angen lefel uchel o wyliadwriaeth ac archwiliad gofalus gan y dylunydd, ynghyd â phrofiad ymarferol a gwybodaeth dechnegol, er mwyn sicrhau cywirdeb a dibynadwyedd y dyluniad a lleihau risg y daflen llif.
Mae techneg o'r enw FDTD prin yn caniatáu i efelychiadau FDTD 3D a 2D gael eu perfformio'n uniongyrchol ar ddyluniad PIC cyflawn i ddilysu'r dyluniad. Er ei bod yn anodd i unrhyw offeryn efelychu electromagnetig efelychu llun ar raddfa fawr iawn, mae'r FDTD tenau yn gallu efelychu ardal leol eithaf mawr. Mewn FDTD 3D traddodiadol, mae'r efelychiad yn dechrau trwy gychwyn chwe chydran y maes electromagnetig o fewn cyfaint meintiol penodol. Wrth i amser fynd yn ei flaen, cyfrifir y gydran maes newydd yn y gyfrol, ac ati. Mae angen llawer o gyfrifo ar bob cam, felly mae'n cymryd amser hir. Mewn FDTD 3D prin, yn lle cyfrifo ar bob cam ar bob pwynt o'r gyfrol, mae rhestr o gydrannau maes yn cael ei chynnal a all gyfateb yn ddamcaniaethol i gyfaint mympwyol fawr a chael eu cyfrif ar gyfer y cydrannau hynny yn unig. Ar bob cam amser, ychwanegir pwyntiau ger cydrannau caeau, tra bod cydrannau maes o dan drothwy pŵer penodol yn cael eu gollwng. Ar gyfer rhai strwythurau, gall y cyfrifiant hwn fod sawl gorchymyn maint yn gyflymach na FDTD 3D traddodiadol. Fodd bynnag, nid yw FDTDs prin yn perfformio'n dda wrth ddelio â strwythurau gwasgaru oherwydd bod y maes amser hwn yn lledaenu gormod, gan arwain at restrau sy'n rhy hir ac anodd eu rheoli. Mae Ffigur 1 yn dangos llun enghraifft o efelychiad 3D FDTD tebyg i holltwr trawst polareiddio (PBS).
Ffigur 1: Canlyniadau efelychu FDTD 3D. (A) yn olygfa uchaf o'r strwythur sy'n cael ei efelychu, sy'n gyplydd cyfeiriadol. (B) yn dangos llun o efelychiad gan ddefnyddio cyffro lled-TE. Mae'r ddau ddiagram uchod yn dangos yr olygfa uchaf o'r signalau lled-TE a lled-TM, ac mae'r ddau ddiagram isod yn dangos yr olygfa drawsdoriadol gyfatebol. (C) yn dangos llun o efelychiad gan ddefnyddio cyffro lled-TM.
Amser Post: Gorff-23-2024