集成電路設(shè)計與驗證
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-04
集成電路設(shè)計與驗證的視頻教程
Ansys Lumerical光子集成電路PIC 有源器件的設(shè)計與仿真
光子集成電路(Photonic Integrated Circuit, PIC) 由于具備可實現(xiàn)高速光電轉(zhuǎn)換、高頻寬、低損耗等特性，并且可以大幅縮減模組尺寸及成本，是未來發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。 Ansys Lumerical 為設(shè)計人員提供高性能光子模擬軟體，提供專門用于光子器件、電路和系統(tǒng)設(shè)計的模擬環(huán)境。
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CATIA在樣式和機械形狀間集成，幫工業(yè)設(shè)計將概念轉(zhuǎn)化為合格設(shè)計
CATIA通過在樣式和機械形狀設(shè)計之間緊密集成，packaging designer 可幫助industrial designer 將概念轉(zhuǎn)化為合格設(shè)計 1、在樣式設(shè)計與機械形狀設(shè)計之間實現(xiàn)緊密的集成，從而將概念迅速轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)設(shè)計 2、structural package design 應(yīng)用程序在產(chǎn)品上下文中提供基于特征的專業(yè)建模方法，可改善早期開發(fā)階段的決策 3、利用交互實時體驗和準(zhǔn)確的照片級渲染展示設(shè)計并做出設(shè)計決策
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PCB電磁兼容設(shè)計規(guī)則檢查與仿真驗證
隨著半導(dǎo)體芯片技術(shù)的高度集成化和高速化，電路原理的設(shè)計相對趨于成熟，關(guān)鍵的PCB系統(tǒng)互連設(shè)計成為必須重點關(guān)注的對象。PCB設(shè)計不同環(huán)節(jié)的工程師，通常使用不同的驗證方法，或者根本無驗證手段，僅憑借工程師個人經(jīng)驗設(shè)計。一些不適當(dāng)?shù)淖呔€結(jié)構(gòu)，很容易被忽略，也不便于進行建模仿真分析。此外，仿真一般針對關(guān)鍵電路或高速電路，忽略了其他layout的設(shè)計缺陷，這也可能帶來的整個產(chǎn)品的EMC性能隱患。
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集成電路設(shè)計與驗證的實例教程
“中國集成電路設(shè)計業(yè)2017年會暨北京集成電路產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇”于2017年11月16日-17日在北京稻香湖景酒店隆重召開。歡迎光臨ANSYS 27號展位技術(shù)交流、現(xiàn)場抽獎。
主要研究方向為模擬射頻集成電路：適用于5/6G毫米波通信的相控陣收發(fā)機芯片、鎖相環(huán)PLL芯片、毫米波功率放大器芯片、77GHz FMCW 雷達芯片、高速有線通信芯片、新型MoS2芯片設(shè)計等。
集成電路通常采用一定的工藝，把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在半導(dǎo)體襯底中。無論新型的二維芯片還是目前傳統(tǒng)的硅工藝芯片，其芯片的設(shè)計的主要目的仍然是實現(xiàn)特定的功能。從集成電路器件到芯片的設(shè)計中間的橋梁就是定制的模型和特定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
本次以目前兩個熱門的題目為例說明，首先新型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片。基于傳統(tǒng)的硅工藝神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片需要大量的乘法和加法單元實現(xiàn)卷積的運算，如何實現(xiàn)低功耗高速的卷積運算是其中的核心問題，此外神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入通常為傳感器的數(shù)據(jù)。傳感器芯片和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片之間通常需要接口，大量的數(shù)據(jù)通過接口傳遞會消耗大量的功耗和芯片的面積。實現(xiàn)傳感和神經(jīng)運算的結(jié)合是未來發(fā)展的重要方向，也是擬神經(jīng)計算的關(guān)鍵。二維器件具有光、電、磁、氣體等感應(yīng)，基于二維器件實現(xiàn)傳感是較為容易，但是基于二維的器件實現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運算并不簡單。相比于基于二維神經(jīng)單元，通過軟件實現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)而言，二維芯片實現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并且集成前向傳播網(wǎng)絡(luò)芯片更具應(yīng)用價值。如何實現(xiàn)？首先是器件的建模，器件的建模打破了傳統(tǒng)二維芯片通過實驗迭代的方式優(yōu)化電路，而是通過仿真不斷優(yōu)化器件，從而實現(xiàn)快速高質(zhì)量電路。
對于目前的5G和6G通信，毫米波芯片是傳輸?shù)年P(guān)鍵。對于毫米波電路而言，最為困難仍然是器件建模，隨著頻率的升高，傳統(tǒng)的模型已經(jīng)無法支撐高頻電路的設(shè)計。
展開 答：（1）設(shè)計工具與設(shè)計方法。隨著集成電路復(fù)雜程度的不斷提高，單個芯片容納器件的數(shù)量急劇增加，其設(shè)計工具也由最初的手工繪制轉(zhuǎn)為計算機輔助設(shè)計（CAD），相應(yīng)的設(shè)計工具根據(jù)市場需求迅速發(fā)展，出現(xiàn)了專門的EDA工具供應(yīng)商。目前，EDA主要市場份額為美國的Cadence、Synopsys和Mentor等少數(shù)企業(yè)所壟斷。中國華大集成電路設(shè)計中心是國內(nèi)唯一一家EDA開發(fā)和產(chǎn)品供應(yīng)商。
（2）制造工藝與相關(guān)設(shè)備。集成電路加工制造是一項與專用設(shè)備密切相關(guān)的技術(shù)，俗稱“一代設(shè)備，一代工藝，一代產(chǎn)品”。在集成電路制造技術(shù)中，最關(guān)鍵的是薄膜生成技術(shù)和光刻技術(shù)。光刻技術(shù)的主要設(shè)備是曝光機和刻蝕機，目前在130nm的節(jié)點是以193nmDUV（Deep Ultraviolet Lithography）或是以光學(xué)延展的248nmDUV為主要技術(shù)，而在l00nm的節(jié)點上則有多種選擇：157nm DIJV、光學(xué)延展的193nm DLV和NGL.在70nm的節(jié)點則使用光學(xué)延展的157nm DIJV技術(shù)或者選擇NGL技術(shù)。到了35nm的節(jié)點范圍以下，將是NGL所主宰的時代，需要在EUV和EPL之間做出選擇。此外，作為新一代的光刻技術(shù)，X射線和離子投影光刻技術(shù)也在研究之中。
（3）測試。由于系統(tǒng)芯片（SoC）的測試成本幾乎占芯片成本的一半，因此未來集成電路測試面臨的最大挑戰(zhàn)是如何降低測試成本。結(jié)構(gòu)測試和內(nèi)置自測試可大大縮短測試開發(fā)時間和降低測試費用。另一種降低測試成本的測試方式是采用基于故障的測試。在廣泛采用將不同的IP核集成在一起的情況下，還需解決時鐘異步測試問題。另一個要解決的問題是提高模擬電路的測試速度。
（4）封裝。電子產(chǎn)品向便攜式/小型化、網(wǎng)絡(luò)化和多媒體化方向發(fā)展的市場需求對電路組裝技術(shù)提出了苛刻需求，集成電路封裝技術(shù)正在朝以下方向發(fā)展：
①裸芯片技術(shù)。
展開 光子集成電路 (PIC) 是眾多當(dāng)前和下一代產(chǎn)品的關(guān)鍵支撐技術(shù)。PIC 將微電子領(lǐng)域常見的半導(dǎo)體材料和制造工藝與光的編碼、傳輸和檢測相結(jié)合，通過將帶寬與計算核心之間的距離拉近，改變了數(shù)據(jù)中心的通信方式，并加速了自動駕駛領(lǐng)域 LiDAR 和未來信息處理領(lǐng)域量子計算等新興應(yīng)用的發(fā)展。
電子和光子之間的連接是通過能夠在光信道上編碼電信號，并將光轉(zhuǎn)換回電信號來恢復(fù)信息的器件實現(xiàn)的。在 PIC 中，電光調(diào)制器和光電探測器是實現(xiàn)這些轉(zhuǎn)換的基本光電元件。
隨著對帶寬、功效和靈敏度的需求不斷增長，需要尖端的仿真技術(shù)將器件模型與制造工藝及其完整的多物理場行為聯(lián)系起來。將 Silvaco Victory Process 與 Ansys Lumerical 軟件相結(jié)合，實現(xiàn)支持 TCAD 的光子器件仿真，為設(shè)計師和工程師提供了必要的工具，可以完整準(zhǔn)確地預(yù)測、分析和優(yōu)化光電器件的行為。
工作流概述
光子集成電路 (PIC) 的光電元件設(shè)計始于對物理結(jié)構(gòu)和摻雜分布的精確建模，這些結(jié)構(gòu)和摻雜分布定義了器件的光學(xué)和電學(xué)行為。目標(biāo)是創(chuàng)建一個能夠反映制造后的器件的物理模型。設(shè)計流程從制造工藝的輸入開始：材料和掩模圖案與蝕刻、注入、退火和生長條件相結(jié)合。雖然結(jié)構(gòu)的幾何 CAD 模型可以作為早期設(shè)計探索的起點，但使用 Silvaco Victory Process 進行工藝仿真對于建立制造步驟和最終物理結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系是必不可少的。圖 1 說明了使用 Victory Process 輸入進行光子器件仿真的工作流程。
圖 1. Ansys Lumerical 光子器件仿真工作流程，其中采用 Silvaco Victory Process 的 TCAD 輸入
幾何效應(yīng)（例如受蝕刻影響的側(cè)壁角度和共形沉積的層界面）對于精確仿真光傳播非常重要 [1]。
展開 光子集成電路 (PIC) 是眾多當(dāng)前和下一代產(chǎn)品的關(guān)鍵支撐技術(shù)。PIC 將微電子領(lǐng)域常見的半導(dǎo)體材料和制造工藝與光的編碼、傳輸和檢測相結(jié)合，通過將帶寬與計算核心之間的距離拉近，改變了數(shù)據(jù)中心的通信方式，并加速了自動駕駛領(lǐng)域 LiDAR 和未來信息處理領(lǐng)域量子計算等新興應(yīng)用的發(fā)展。
電子和光子之間的連接是通過能夠在光信道上編碼電信號，并將光轉(zhuǎn)換回電信號來恢復(fù)信息的器件實現(xiàn)的。在 PIC 中，電光調(diào)制器和光電探測器是實現(xiàn)這些轉(zhuǎn)換的基本光電元件。
隨著對帶寬、功效和靈敏度的需求不斷增長，需要尖端的仿真技術(shù)將器件模型與制造工藝及其完整的多物理場行為聯(lián)系起來。將 Silvaco Victory Process 與 Ansys Lumerical 軟件相結(jié)合，實現(xiàn)支持 TCAD 的光子器件仿真，為設(shè)計師和工程師提供了必要的工具，可以完整準(zhǔn)確地預(yù)測、分析和優(yōu)化光電器件的行為。
工作流概述
光子集成電路 (PIC) 的光電元件設(shè)計始于對物理結(jié)構(gòu)和摻雜分布的精確建模，這些結(jié)構(gòu)和摻雜分布定義了器件的光學(xué)和電學(xué)行為。目標(biāo)是創(chuàng)建一個能夠反映制造后的器件的物理模型。設(shè)計流程從制造工藝的輸入開始：材料和掩模圖案與蝕刻、注入、退火和生長條件相結(jié)合。雖然結(jié)構(gòu)的幾何 CAD 模型可以作為早期設(shè)計探索的起點，但使用 Silvaco Victory Process 進行工藝仿真對于建立制造步驟和最終物理結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系是必不可少的。圖 1 說明了使用 Victory Process 輸入進行光子器件仿真的工作流程。
圖 1. Ansys Lumerical 光子器件仿真工作流程，其中采用 Silvaco Victory Process 的 TCAD 輸入
幾何效應(yīng)（例如受蝕刻影響的側(cè)壁角度和共形沉積的層界面）對于精確仿真光傳播非常重要 [1]。
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“Ansys 2025 全球仿真大會”仿真應(yīng)用大賽優(yōu)秀作品展示
本屆仿真應(yīng)用大賽最終評選出 30 篇 TOP 優(yōu)秀作品，分別榮獲一、二、三等獎及行業(yè)最佳實踐獎。近 200 位來自汽車、半導(dǎo)體、高科技、能源等行業(yè)的仿真精英參賽，他們以前沿思維與創(chuàng)新實踐，充分展現(xiàn)了仿真技術(shù)的無限潛能。我們將陸續(xù)為大家分享獲獎佳作，帶您一同領(lǐng)略仿真賦能創(chuàng)新的非凡力量，希望用戶能從中汲取靈感、啟迪思路。
如圖1所示，系統(tǒng)參數(shù)如下：光源是高斯光源 束腰直徑 8 mm，也就是束腰半徑 4 mm 波長 532 nm DOE器件尺寸 8 mm × 8 mm 目標(biāo)平面位于DOE后方 200 mm 目標(biāo)是看目標(biāo)面上能不能得到 3×3 點陣分布
這次我們驗證的是一個很經(jīng)典的
LED驅(qū)動集成電路（LED Driver IC）是一種專為發(fā)光二極管（LED）提供?穩(wěn)定電流?并實現(xiàn)高效、安全驅(qū)動的專用集成電路。其核心工作原理基于將輸入電源（交流或直流）轉(zhuǎn)換為適合LED工作的?恒流輸出?，以確保亮度穩(wěn)定、延長壽命并避免熱失控。
恒流驅(qū)動必要性?：LED的正向電壓-電流（V/I）特性非常陡峭，且具有?負(fù)溫度系數(shù)?（溫度升高時導(dǎo)通電壓下降）。若采用恒壓驅(qū)動，微小的電壓波動會導(dǎo)致電流大幅變化
隨著AI技術(shù)的不斷演進，芯片EDA 領(lǐng)域也在加速擁抱 AI 技術(shù)，用AI來設(shè)計芯片也在逐漸成真。4月3日，新思科技芯課程AI系列主題第五講即將推出：「探索Code Advisor 如何提升10x設(shè)計驗證效率」，將為大家介紹新思科技代碼生成工具Code Advisor，該工具基于LLM 模型和agent 模式助力RTL生成到RTL驗證整個流程，提高工程師生產(chǎn)力數(shù)十倍！歡迎報名參會，探索Code Advisor
4月3月14:00，新思科技芯課程AI系列之「探索Code Advisor如何提升10x設(shè)計驗證效率」正式開講！本期芯課程將詳解新思科技基于大模型與 Agent 架構(gòu)的 Code Advisor 工具，全程賦能 RTL 生成與驗證，大幅提升工程師效率！感興趣的下滑預(yù)約學(xué)習(xí)??
時間：4月3日 周五，14：00-15：00
內(nèi)容簡介：
隨著AI 技術(shù)的不斷演進，
電機雙通道驅(qū)動芯片，通常指能夠控制直流電機實現(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和制動等雙向運動功能的集成電路（IC）。這類芯片內(nèi)部多采用H橋電路結(jié)構(gòu)，通過控制功率MOSFET或晶體管的導(dǎo)通與關(guān)斷，改變電機兩端的電壓極性，從而實現(xiàn)電機的雙向驅(qū)動。
核心工作原理與技術(shù)特性：
H橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?：這是雙向驅(qū)動的基礎(chǔ)。芯片內(nèi)部集成四個功率開關(guān)（通常為MOSFET），排列成“H”形。通過邏輯控制電路，精確控制對角線開關(guān)的導(dǎo)通
鈦絲驅(qū)動技術(shù)（NiTiDrivetech）的可靠性設(shè)計
【前言】
形狀記憶合金（Shape memory alloy, SMA），也叫形態(tài)記憶合金、肌肉絲、鎳鈦記憶合金，它是由Ni（鎳）- Ti（鈦）材料組成，經(jīng)過多道工序制成的絲，財哥簡稱鈦絲，可以通過電路驅(qū)動鈦絲發(fā)生運動。相比于傳統(tǒng)的電機、電磁鐵動力，鈦絲是一種新型的動力元件。鈦絲驅(qū)動技術(shù)（nitidrivetech）目前已經(jīng)在航空航天
鈦絲驅(qū)動技術(shù)（NiTiDrivetech）的可靠性設(shè)計
【前言】
形狀記憶合金（Shape memory alloy, SMA），也叫形態(tài)記憶合金、肌肉絲、鎳鈦記憶合金，它是由Ni（鎳）- Ti（鈦）材料組成，經(jīng)過多道工序制成的絲，財哥簡稱鈦絲，可以通過電路驅(qū)動鈦絲發(fā)生運動。相比于傳統(tǒng)的電機、電磁鐵動力，鈦絲是一種新型的動力元件。鈦絲驅(qū)動技術(shù)（nitidrivetech）目前已經(jīng)在航空航天
3D-IC技術(shù)：芯片集成的新范式
在消費電子、通信、計算和汽車等眾多領(lǐng)域，對更高性能、更低功耗設(shè)備的需求持續(xù)攀升。為了應(yīng)對這一趨勢，集成電路（IC）設(shè)計正從傳統(tǒng)的二維平面向三維立體架構(gòu)演進——3D-IC技術(shù)應(yīng)運而生，成為行業(yè)關(guān)注的焦點。
什么是3D-IC技術(shù)？
3D-IC是一類多芯片集成電路封裝技術(shù)的總稱。其核心思想是將多個半導(dǎo)體芯片（業(yè)內(nèi)常稱為“芯粒”）通過兩種方式組合
在這個例子中，Ansys Lumerical INTERCONNECT的光子集成電路(PIC)建模能力與Icepak強大的熱仿真能力相結(jié)合，用于仿真和設(shè)計波分復(fù)用(WDM)收發(fā)器，同時考慮封裝中其他區(qū)域（例如電子集成電路(EIC)、印刷電路板(PCB) 等）的發(fā)熱。
一、概述
本文以一個六通道WDM系統(tǒng)為例進行研究
