ఫోటోనిక్ ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ రూపకల్పన

డిజైన్ఫోటోనిక్ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్

ఫోటోనిక్ ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్లు.పిక్ఒక పొరపై బహుళ పొరలను (సాధారణంగా 10 నుండి 30 వరకు) తయారు చేయడం ద్వారా తయారు చేయబడుతుంది, ఇవి అనేక బహుభుజి ఆకారాలతో కూడి ఉంటాయి, ఇవి తరచుగా GDSII ఆకృతిలో సూచించబడతాయి. ఫోటోమాస్క్ తయారీదారుకు ఫైల్‌ను పంపే ముందు, డిజైన్ యొక్క ఖచ్చితత్వాన్ని ధృవీకరించడానికి పిక్చర్‌ను అనుకరించగలిగేది గట్టిగా ఉంటుంది. అనుకరణ బహుళ స్థాయిలుగా విభజించబడింది: అత్యల్ప స్థాయి త్రిమితీయ విద్యుదయస్కాంత (EM) అనుకరణ, ఇక్కడ ఉప-తరంగదైర్ఘ్యం స్థాయిలో అనుకరణ జరుగుతుంది, అయినప్పటికీ పదార్థంలోని అణువుల మధ్య పరస్పర చర్యలు మాక్రోస్కోపిక్ స్కేల్ వద్ద నిర్వహించబడతాయి. సాధారణ పద్ధతుల్లో త్రిమితీయ పరిమిత-వ్యత్యాస సమయం-డొమైన్ (3D FDTD) మరియు ఈజెన్‌మోడ్ విస్తరణ (EME) ఉన్నాయి. ఈ పద్ధతులు చాలా ఖచ్చితమైనవి, కానీ మొత్తం పిక్ అనుకరణ సమయానికి అసాధ్యమైనవి. తదుపరి స్థాయి 2.5 డైమెన్షనల్ EM అనుకరణ, పరిమిత-వ్యత్యాస బీమ్ ప్రచారం (FD-BPM). ఈ పద్ధతులు చాలా వేగంగా ఉంటాయి, కానీ కొంత ఖచ్చితత్వాన్ని త్యాగం చేస్తాయి మరియు పారాక్సియల్ ప్రచారాన్ని మాత్రమే నిర్వహించగలవు మరియు ప్రతిధ్వనించేవారిని అనుకరించడానికి ఉపయోగించబడవు, ఉదాహరణకు. తదుపరి స్థాయి 2D EM అనుకరణ, 2D FDTD మరియు 2D BPM. ఇవి కూడా వేగంగా ఉంటాయి, కానీ పరిమిత కార్యాచరణను కలిగి ఉంటాయి, అవి ధ్రువణ రోటేటర్లను అనుకరించలేవు. మరో స్థాయి ప్రసారం మరియు/లేదా వికీర్ణ మాతృక అనుకరణ. ప్రతి ప్రధాన భాగం ఇన్‌పుట్ మరియు అవుట్‌పుట్‌తో ఒక భాగానికి తగ్గించబడుతుంది మరియు కనెక్ట్ చేయబడిన వేవ్‌గైడ్ ఒక దశ షిఫ్ట్ మరియు అటెన్యుయేషన్ ఎలిమెంట్‌కు తగ్గించబడుతుంది. ఈ అనుకరణలు చాలా వేగంగా ఉన్నాయి. ఇన్పుట్ సిగ్నల్ ద్వారా ట్రాన్స్మిషన్ మ్యాట్రిక్స్ను గుణించడం ద్వారా అవుట్పుట్ సిగ్నల్ పొందబడుతుంది. వికీర్ణ మాతృక (దీని మూలకాలను S- పారామిటర్లు అని పిలుస్తారు) భాగం యొక్క మరొక వైపున ఇన్పుట్ మరియు అవుట్పుట్ సిగ్నల్స్ను కనుగొనడానికి ఒక వైపు ఇన్పుట్ మరియు అవుట్పుట్ సిగ్నల్స్ను గుణిస్తుంది. సాధారణంగా, చెదరగొట్టే మాతృక మూలకం లోపల ప్రతిబింబం కలిగి ఉంటుంది. చెదరగొట్టే మాతృక సాధారణంగా ప్రతి కోణంలో ట్రాన్స్మిషన్ మ్యాట్రిక్స్ కంటే రెండు రెట్లు పెద్దది. సారాంశంలో, 3D EM నుండి ట్రాన్స్మిషన్/స్కాటరింగ్ మ్యాట్రిక్స్ సిమ్యులేషన్ వరకు, అనుకరణ యొక్క ప్రతి పొర వేగం మరియు ఖచ్చితత్వాల మధ్య ట్రేడ్-ఆఫ్‌ను అందిస్తుంది, మరియు డిజైనర్లు డిజైన్ ధ్రువీకరణ ప్రక్రియను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి వారి నిర్దిష్ట అవసరాలకు సరైన స్థాయి అనుకరణను ఎంచుకుంటారు.

ఏదేమైనా, కొన్ని మూలకాల యొక్క విద్యుదయస్కాంత అనుకరణపై ఆధారపడటం మరియు మొత్తం చిత్రాన్ని అనుకరించడానికి వికీర్ణ/బదిలీ మాతృకను ఉపయోగించడం ఫ్లో ప్లేట్ ముందు పూర్తిగా సరైన డిజైన్‌కు హామీ ఇవ్వదు. ఉదాహరణకు, తప్పుగా లెక్కించబడిన మార్గం పొడవు, హై-ఆర్డర్ మోడ్‌లను సమర్థవంతంగా అణచివేయడంలో విఫలమైన మల్టీమోడ్ వేవ్‌గైడ్‌లు లేదా ఒకదానికొకటి చాలా దగ్గరగా ఉన్న రెండు వేవ్‌గైడ్‌లు అనుమానం సమయంలో unexpected హించని కలపడం సమస్యలకు దారితీసే అవకాశం ఉంది. అందువల్ల, అధునాతన అనుకరణ సాధనాలు శక్తివంతమైన డిజైన్ ధ్రువీకరణ సామర్థ్యాలను అందిస్తున్నప్పటికీ, డిజైనర్ యొక్క ఖచ్చితత్వం మరియు విశ్వసనీయతను నిర్ధారించడానికి మరియు ఫ్లో షీట్ యొక్క ప్రమాదాన్ని తగ్గించడానికి, ఆచరణాత్మక అనుభవం మరియు సాంకేతిక పరిజ్ఞానంతో కలిపి డిజైనర్ చేత అధిక స్థాయి అప్రమత్తత మరియు జాగ్రత్తగా తనిఖీ అవసరం.

స్పార్స్ ఎఫ్‌డిటిడి అని పిలువబడే ఒక టెక్నిక్ 3 డి మరియు 2 డి ఎఫ్‌డిటిడి అనుకరణలను డిజైన్‌ను ధృవీకరించడానికి పూర్తి పిఐసి డిజైన్‌లో నేరుగా ప్రదర్శించడానికి అనుమతిస్తుంది. చాలా పెద్ద ఎత్తున చిత్రాన్ని అనుకరించడం ఏదైనా విద్యుదయస్కాంత అనుకరణ సాధనానికి కష్టంగా ఉన్నప్పటికీ, చిన్న FDTD చాలా పెద్ద స్థానిక ప్రాంతాన్ని అనుకరించగలదు. సాంప్రదాయ 3D FDTD లో, ఒక నిర్దిష్ట పరిమాణ వాల్యూమ్‌లో విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క ఆరు భాగాలను ప్రారంభించడం ద్వారా అనుకరణ ప్రారంభమవుతుంది. సమయం అభివృద్ధి చెందుతున్నప్పుడు, వాల్యూమ్‌లో కొత్త ఫీల్డ్ భాగం లెక్కించబడుతుంది మరియు మొదలైనవి. ప్రతి దశకు చాలా గణన అవసరం, కాబట్టి దీనికి చాలా సమయం పడుతుంది. చిన్న 3D FDTD లో, వాల్యూమ్ యొక్క ప్రతి దశలో ప్రతి దశలో లెక్కించే బదులు, క్షేత్ర భాగాల జాబితా నిర్వహించబడుతుంది, ఇది సిద్ధాంతపరంగా ఏకపక్షంగా పెద్ద పరిమాణానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది మరియు ఆ భాగాలకు మాత్రమే లెక్కించబడుతుంది. ప్రతి సమయ దశలో, ఫీల్డ్ భాగాలకు ఆనుకొని ఉన్న పాయింట్లు జోడించబడతాయి, అయితే ఒక నిర్దిష్ట పవర్ థ్రెషోల్డ్ క్రింద ఉన్న ఫీల్డ్ భాగాలు తొలగించబడతాయి. కొన్ని నిర్మాణాల కోసం, ఈ గణన సాంప్రదాయ 3D FDTD కన్నా వేగంగా అనేక ఆర్డర్లు కావచ్చు. ఏదేమైనా, చెదరగొట్టే నిర్మాణాలతో వ్యవహరించేటప్పుడు చిన్న FDTD లు బాగా పనిచేయవు ఎందుకంటే ఈ సమయ క్షేత్రం చాలా ఎక్కువగా వ్యాపిస్తుంది, దీని ఫలితంగా చాలా పొడవుగా మరియు నిర్వహించడం కష్టంగా ఉంటుంది. ధ్రువణ బీమ్ స్ప్లిటర్ (పిబిఎస్) మాదిరిగానే 3 డి ఎఫ్‌డిటిడి అనుకరణ యొక్క ఉదాహరణ స్క్రీన్‌షాట్‌ను మూర్తి 1 చూపిస్తుంది.

మూర్తి 1: 3D తక్కువ FDTD నుండి అనుకరణ ఫలితాలు. (ఎ) అనేది నిర్మాణం అనుకరించబడిన అగ్ర దృశ్యం, ఇది డైరెక్షనల్ కప్లర్. (బి) పాక్షిక-టె ఉత్తేజితాన్ని ఉపయోగించి అనుకరణ యొక్క స్క్రీన్ షాట్ చూపిస్తుంది. పైన ఉన్న రెండు రేఖాచిత్రాలు క్వాసి-టె మరియు క్వాసి-టిఎమ్ సిగ్నల్స్ యొక్క టాప్ వీక్షణను చూపుతాయి మరియు క్రింద ఉన్న రెండు రేఖాచిత్రాలు సంబంధిత క్రాస్-సెక్షనల్ వీక్షణను చూపుతాయి. (సి) పాక్షిక-టిఎం ఉత్తేజితాన్ని ఉపయోగించి అనుకరణ యొక్క స్క్రీన్ షాట్ చూపిస్తుంది.