Ansys Lumerical 2025 R1

——三大關鍵功能

GPU仿真加速

功能描述：對于相同的系統，GPU仿真占用一半內存，網格劃分時間減少20％，并且多GPU的仿真能實現線性加速。

解決的問題：可以仿真更大的系統，網格劃分更快，多GPU實現線性加速。

目標受眾：光子工程師和研究人員。

Ansys Lumerical FDTD

的現代用戶界面

功能描述：Ansys Lumerical FDTD的現代用戶界面，帶有新的的選項卡式工具欄菜單。

問題解決：直觀的布局，可快速訪問FDTD、RCWA和STACK功能，并簡化了CPU/GPU/多GPU的作業啟動。

目標受眾：使用FDTD、RCWA或STACK求解器的所有人。

體全息光柵的仿真

功能描述：在RCWA中用于仿真體全息光柵的新層重復功能。

問題解決：針對AR/VR和平視顯示應用的全息光柵的快速多層仿真。

目標受眾：使用FDTD、RCWA或STACK求解器的所有人。

Ansys Lumerical 2025 R1中的新功能

Ansys Lumerical FDTD

• 現代用戶界面（FDTD、RCWA和STACK的選項卡式工具欄）
• 增強的CPU/GPU/多GPU作業配置（從FDTD選項卡和掃描面板運行仿真的新流程，多GPU資源配置改進）
• 預運行GPU進行內存估算，并提供更準確的GPU仿真報告
• 提高了大型模型FDTD模擬的網格劃分效率
• FDTD GPU仿真兼容的新功能（色散材料、PEC材料、偶極子源、單頻導入源）
• Lumerical MODE和Lumerical FDTD數據集的重疊計算
• 使用RCWA進行體全息光柵仿真

Ansys Lumerical Multiphysics

• SPAD的3D ATP仿真

Ansys Lumerical INTERCONNECT

• 激光建模的全新多截面功能
• 用于OSA頻譜計算的窗口函數

Ansys Lumerical CML Compiler

• 新的Verilog-A模型：
• veriloga_custom_element
• 新的光子模型：fiber_array

Ansys工作流程和協同作用

• CPO信號完整性分析工作流程
• Lumerical-Zemax具有多波長能力Metalens的工作流程
• 具有XY空間變化的Zemax OpticStudio LSWM插件

Ansys Lumerical FDTD的現代用戶界面

Ansys Lumerical FDTD的現代用戶界面

• 新的選項卡式工具條菜單：文件、視圖和設計選項卡包含常用工具，FDTD、RCWA和STACK求解器選項卡布局直觀。
• 可用性更高：更簡潔，可快速訪問相關功能。
• 一致性：與Ansys Lumerical Multiphysics中使用的樣式類似。

出色的用戶體驗，高效的界面，減少搜索功能的時間，將更多時間用于創新。支持動態尺寸標注、4k圖形、明暗主題。

Ansys Lumerical FDTD中增強的CPU/GPU/多GPU仿真配置

從FDTD選項卡和Sweeps面板配置CPU/GPU/多GPU作業

1）從FDTD選項卡“Resource Selection”中選擇CPU/GPU資源仿真

2）從列表中更改主機名，訪問所有現有的本地和遠程作業啟動預設類型

3）掃描中CPU和GPU的新下拉菜單

多GPU資源配置改進

1）使用“custom option”為每個作業分配一組GPU

• 單擊“Edit”將GPU分組在一起

2）“auto option”使用所有可用的GPU

3）可以重命名、啟用GPU

Ansys Lumerical FDTD中的GPU內存估算報告

更準確的預仿真GPU內存估算報告

• 新的FDTD選項卡中提供了仿真檢查器報告，如果您犯了錯誤，您會得到更清晰的解釋。
• GPU內存估算發生在引擎中的網格劃分之前，因此您可以在運行仿真之前知道大型模型是否會因網格劃分而失敗。
• 提供UI和引擎所需內存范圍，如果硬件內存太小，作業將停止以防止失敗。

Ansys Lumerical FDTD(FDTD求解器)中的更快網格劃分

提高大型元結構的FDTD仿真的網格劃分效率

• 使用多線程時，具有大量元素的扁平結構（例如元透鏡/元結構）的網格劃分時間減少了約20%。
• 網格劃分時間與線程數大致成比例，即當仿真的大小（如元原子數量）和線程數按相同的因子縮放時，網格劃分時間保持大致恒定。
• 分層分解方法將幾何圖形分割成更小的空間。

• 由于采用了分層分解的方法，“網格劃分工作量”的比例為（NlogN/T）而不是（N2/T）。其中N為元原子個數，T表示線程或者進程個數。

Ansys Lumerical FDTD(FDTD求解器)中的GPU內存效率

內存節省50%

• 具有PML邊界的GPU仿真現在使用相同系統的一半內存。
• 運行更大的系統，性能略有提升。
• 結果相同，內存更少。

• 小型系統加速高達10%。

Ansys Lumerical FDTD中的多GPU性能改進

• Lumerical FDTD現在可以高效地在多個GPU之間分配幾何網格數據，從而優化數據傳輸并在單個節點上實現近1:1的GPU加速。

• 得益于異步數據傳輸和幾何的Z軸或Y軸分割，每個時間步驟所需的數據傳輸得到了極大改善。
• 超透鏡基準測試，單個節點上的多個Nvidia A100 GPU。對于24GB超透鏡仿真模型，使用2個GPU的FDTD仿真速度快2.0倍，使用4個GPU的FDTD仿真速度快4.0倍，使用6個GPU的FDTD仿真速度快6.0倍，使用8個GPU的FDTD模擬速度快8.0倍。

Ansys Lumerical FDTD中的FDTD GPU仿真兼容的新功能

FDTD求解器現在支持使用PEC和色散材料的GPU模擬，以及偶極子和ZBF導入源。

• 色散材料：可精確仿真CMOS圖像傳感器、OLED結構和幾乎所有的光子仿真。不再需要GPU快速模式選項。

• 完美電導體(PEC)材料：適用于2D孔徑、通孔和其他金屬觸點。

• 偶極子源：具有全向輻射模式的點源，通常用于模擬點源輻射器，如熒光分子。
• 單頻導入源：填充了ZBF數據，用于Co-Package Optics工作流程。

使用Ansys Lumerical MODE和Lumerical FDTD數據集進行重疊計算

重疊腳本命令現在接受數據集

• 創建、保存和加載字段并對其執行重疊積分計算的靈活性大大提高。
• 以前的版本僅限于來自GUI的D-card輸入，這是在腳本中計算“重疊積分”時的一個限制。
• 數據集比D-card更靈活，方便從MODE或FDTD的任何監視器操作字段。

Ansys Lumerical FDTD中的體全息光柵

• 新的層重復功能可用于模擬RCWA中的體全息光柵。

• 可以重復單個周期（1個周期的20層重復20次相當于400層）。

• 在保證精度相同的情況下比全息圖快5倍。

Ansys Lumerical INTERCONNECT中用于激光建模的全新多段功能

• 使用多段特征，在Lumerical INTERCONNECT中的行波激光模型(TWLM)以單一元素和便捷的方式定義有源層、無源層、空間分布布拉格光柵或多段激光器的啁啾變化上的不同參數。
• 可用于設計分布式布拉格反射器(DBR)或半導體光放大器(SOA)激光器。

Ansys Lumerical INTERCONNECT中OSA光譜計算的窗口函數

• INTERCONNECT中的光譜分析儀(OSA)現在支持窗口函數（Hanning、Hamming和Blackman）進行光譜計算。
• 此增強功能通過減少光譜泄漏顯著提高了非周期性信號功率譜測量的準確性。
• 用戶現在可以獲得與實驗數據和預期非常接近的更精確的結果。

Ansys Lumerical Multiphysics中SPAD的3D ATP仿真

• Lumerical Multiphysics現在支持具有三維模擬域的雪崩觸發概率(ATP)。
• SPAD仿真（電+光）具有3D雪崩觸發概率(ATP)和SPAD的暗計數率(DCR)。

Lumerical CML編譯器中的新光子模型

定制Verilog-A光子模型：

veriloga_custom_element

• CML Compiler用戶可以使用此模型為任何獨特的、有源或無源的、自定義元素創建光子Verilog-A模型，而這些元素目前不受 CML Compiler 支持。
• 用戶可以編寫自己的Verilog-A代碼來定義元素的輸入輸出關系，然后讓 CML Compiler處理其余部分（例如，端口約定、多通道支持、加密等）。

新的“fiber_array”光子模型

• 用戶能夠仿真芯片與光纖耦合產生的額外損耗。
• 支持陣列中任意數量的Pcell參數和光纖。
• 統計啟用模型支持蒙特卡羅掃描以進行產量分析，并具有統計參數之間的相關性。

全新共封裝光學信號完整性分析工作流程

• 新的工作流程可仿真射頻對電光3D-ICs中光信號的影響，確保最大限度地減少信號衰減并優化CPO集成電路的整體功能。
• Ansys Lumerical INTERCONNECT與Cadence Spectre一起進行光電聯合仿真，并評估有和沒有射頻線和墊片影響的CPO系統的性能。

Lumerical-Zemax具有多波長能力的超透鏡工作流程

• 使用新的窗口傅里葉變換(WFT)方法實現更真實的射線追蹤結果。

• H5數據文件中新增多波長維度。

適用于Zemax OpticStudio和

Ansys Speos的具有XY空間變化

的Lumerical亞波長模型插件

現在LSWM插件靜態鏈接支持具有2D X空間變化的光柵和涂層

• 笛卡爾坐標和極坐標
• 可以創建區域
• X和/或Y方向
• 支持極化

Lumerical套件可在Ansys自動安裝程序中使用

• 5款Lumerical產品（FDTD、MODE、Multiphysics、INTERCONNECT、CML-Compiler）現已在Ansys自動安裝程序中提供。
• Lumerical Photonics Verilog-A Runtime可以單獨安裝（IC設計人員無需在Linux上安裝完整的Lumerical套件即可運行Lumerical photonic Verilog-A模型）。
• 光學啟動器現在是Zemax和Speos的可選項。