AIM Photonics和Analog Photonics通過AP_SUNY PDK 4.0a的統計學緊湊模型，最大化光子芯片的可制造性。

圖1：部分AP_SUNY v4.0a CML中的INTERCONNECT緊湊模型（共計60多個）

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廣闊的商業市場對制造成本和可擴展性的需求驅動著設計流程的不斷成熟。近年來，光子工藝設計套件（PDK）的推出顯著提高了光子設計的抽象水平和生產力，這是通過采用先進的光電子集成電路級設計流程才得以實現，該設計流程包括使用Ansys Lumerical的光電子集成電路仿真工具INTERCONNECT以及緊湊模型自動化工具CML Compiler。

為了滿足行業對提高良率、縮短產品上市時間的需求，支持統計學功能的PDK和設計流程變得尤其重要。準確模擬工藝制造偏差可以降低高昂的反復原型迭代的費用，縮短設計周期，提高良率，最大化投資回報。

AIM Photonics、NY CREATES、Analog Photonics和Ansys Lumerical 聯合開發了支持統計模型的PDK套件，以滿足市場需求。Analog Photonics的PDK器件庫率先在Lumerical的INTERCONNECT中支持統計學模型，這些光子模型基于器件的晶圓級測量數據，包含了波導、無源器件和有源器件的工藝誤差統計數據。該PDK可極大幫助光子芯片設計企業的產品開發，并由AIM Photonics多項目晶圓（MPW）服務在NY CREATES Albany納米技術中心先進的300mm微電子芯片制造廠生產。

AP_SUNY PDK 4.0a 是采用Lumerical緊湊模型的300mm晶圓半導體光子工藝設計套件，4.0a版本是在過去四年里的第七次重大更新。它包含60多個經過驗證且業界最佳的調制器和探測器，兼容3種AIM技術（passive, full-build and passive interposer）。PDK器件庫中，所有對工藝敏感的器件均含有統計學模型，其中包括：5個波導、5個無源器件（C+L頻帶3端口分路器、C+L頻帶4端口分路器、C+L頻帶99/1 tap、C+L頻帶90/10 tap、O頻帶4端口分路器）和12個有源器件（3個馬赫澤德調制器、4個C+L頻帶可調諧微盤調制器、4個C+L頻帶可調諧濾波器和1個O頻帶微盤調制器）。

AP_SUNY PDK 4.0a基于此前的PDK v3.5b進行改進，增加了馬赫澤德調制器的摻雜分布統計變化模型。此外，還新增了四個器件，包含基于物理結構變化的統計分布。

Analog Photonics的PDK研發總監Erman Timurdogan博士表示：“采用v4.0a，用戶可以利用基于實驗數據的統計學模型，并且該組件庫可以支持Active Interposer。這些統計學模型可用于預測器件、系統或產品性能、良率和corner analysis，降低制造和測試的時間和費用。這些模型還有助于在AIM Photonics平臺上進行可制造性設計（DFM）實踐。”

Ansys Lumerical首席技術官James Pond稱：“首次推出統計學緊湊模型是我們在打造客戶所需的產業化環境方面的又一個重要里程碑。”

AIM Photonics首席運營官兼EPDA、測試、封裝和工藝研發總監David Harame博士表示：“能率先提供來自Lumerical的統計學CML，我們深感自豪。借助最新的PDK 4.0a，我們將繼續運用基于摻雜分布的統計方法來推動PIC生態系統走向前沿。”

圖2：AP_SUNY CML器件庫中，C+L頻帶且具有統計學模型的環形調制器

AP_SUNY v4.0a CML中包含超過25個帶有統計學模型的器件，可助力光子集成電路設計人員在Lumerical INTERCONNECT中開展Corner和Monte Carlo分析，研究波導寬度、高度和摻雜分布（有源器件）等工藝誤差對設計的影響。圖2是AP_SUNY v4.0a CML中16個含有統計學模型的有源器件之一。這個C頻帶環形調制器的緊湊模型考慮了環形波導寬度和高度的制造變化。圖2展示了在INTERCONNECT中運行Monte Carlo仿真所獲得的環形諧振波長和FSR的變化。

注：NY CREATES目前負責位于紐約州Albany的制造工廠并管理所有AIM Photonics運營，PDK的新版本將被重新命名，以體現這一變化。訪問ny-creates.org了解更多詳細信息。

AIM Photonics于2015年在紐約州羅切斯特正式成立，以提高美國光電制造能力，以加速光電子集成行業在商業和國防應用領域從創新走向成熟制造的系統開展。該研究所由美國紐約州立大學研究基金會負責管理，由國防部主導，始創成員有124家企業以及紐約州立大學研究基金會領導的非營利機構和大學。