集成電路設計與自動化
關注創建者：匿名 創建時間：2026-03-16
集成電路設計與自動化的視頻教程
Ansys Lumerical光子集成電路PIC 有源器件的設計與仿真
光子集成電路(Photonic Integrated Circuit, PIC) 由于具備可實現高速光電轉換、高頻寬、低損耗等特性，并且可以大幅縮減模組尺寸及成本，是未來發展的關鍵技術。 Ansys Lumerical 為設計人員提供高性能光子模擬軟體，提供專門用于光子器件、電路和系統設計的模擬環境。
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CATIA在樣式和機械形狀間集成，幫工業設計將概念轉化為合格設計
CATIA通過在樣式和機械形狀設計之間緊密集成，packaging designer 可幫助industrial designer 將概念轉化為合格設計 1、在樣式設計與機械形狀設計之間實現緊密的集成，從而將概念迅速轉化為優質設計 2、structural package design 應用程序在產品上下文中提供基于特征的專業建模方法，可改善早期開發階段的決策 3、利用交互實時體驗和準確的照片級渲染展示設計并做出設計決策
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使用AxSTREAM ION進行自動化批處理設計任務
本視頻節選自SoftInWay公司往期研討會《集成自家及商用軟件的工具》 SoftInWay是一個已有20年歷史，全球設有多個辦公室的葉輪機械領域的專業公司，公司旗下擁有自主研發的集設計，分析和優化為一體的專業葉輪機械設計軟件平臺AxSTREAM。
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集成電路設計與自動化的實例教程
“中國集成電路設計業2017年會暨北京集成電路產業創新發展高峰論壇”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號展位技術交流、現場抽獎。
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機芯片、鎖相環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，制作在半導體襯底中。無論新型的二維芯片還是目前傳統的硅工藝芯片，其芯片的設計的主要目的仍然是實現特定的功能。從集成電路器件到芯片的設計中間的橋梁就是定制的模型和特定的拓撲結構。
本次以目前兩個熱門的題目為例說明，首先新型的神經網絡芯片。基于傳統的硅工藝神經網絡芯片需要大量的乘法和加法單元實現卷積的運算，如何實現低功耗高速的卷積運算是其中的核心問題，此外神經網絡的輸入通常為傳感器的數據。傳感器芯片和神經網絡芯片之間通常需要接口，大量的數據通過接口傳遞會消耗大量的功耗和芯片的面積。實現傳感和神經運算的結合是未來發展的重要方向，也是擬神經計算的關鍵。二維器件具有光、電、磁、氣體等感應，基于二維器件實現傳感是較為容易，但是基于二維的器件實現神經網絡運算并不簡單。相比于基于二維神經單元，通過軟件實現神經網絡而言，二維芯片實現神經網絡并且集成前向傳播網絡芯片更具應用價值。如何實現？首先是器件的建模，器件的建模打破了傳統二維芯片通過實驗迭代的方式優化電路，而是通過仿真不斷優化器件，從而實現快速高質量電路。
對于目前的5G和6G通信，毫米波芯片是傳輸的關鍵。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，傳統的模型已經無法支撐高頻電路的設計。
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</div><p><br></p><p><strong>02</strong></p><p><strong>快速進行定制解決方案工程設計</strong></p><p>在設計大型能源資本資產，例如燃氣輪機、發電機廠或化工廠的專用設備時，ETO請求通常會造成混亂和壓力，而每項資產都是獨一無二的，存在未知因素，工程師難以為銷售和制造成本估算和詳細文檔，該過程需數周數月時間，會導致交貨延遲。</p><p><strong>通過自動化設計規則和流程探索下一代建造</strong></p><p>通過在建造中利用自動化，工程師可以構建下一代資本資產設計的未來。集成式設計和配置解決方案可以通過以下方式幫助推動業務成果、可持續性和創新：</p><p>? 多學科設計和重用</p><p>?高級設計自動化</p><p>? 系統驅動型設計</p><div contenteditable="false" width="100%">
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展開 答：（1）設計工具與設計方法。隨著集成電路復雜程度的不斷提高，單個芯片容納器件的數量急劇增加，其設計工具也由最初的手工繪制轉為計算機輔助設計（CAD），相應的設計工具根據市場需求迅速發展，出現了專門的EDA工具供應商。目前，EDA主要市場份額為美國的Cadence、Synopsys和Mentor等少數企業所壟斷。中國華大集成電路設計中心是國內唯一一家EDA開發和產品供應商。
（2）制造工藝與相關設備。集成電路加工制造是一項與專用設備密切相關的技術，俗稱“一代設備，一代工藝，一代產品”。在集成電路制造技術中，最關鍵的是薄膜生成技術和光刻技術。光刻技術的主要設備是曝光機和刻蝕機，目前在130nm的節點是以193nmDUV（Deep Ultraviolet Lithography）或是以光學延展的248nmDUV為主要技術，而在l00nm的節點上則有多種選擇：157nm DIJV、光學延展的193nm DLV和NGL.在70nm的節點則使用光學延展的157nm DIJV技術或者選擇NGL技術。到了35nm的節點范圍以下，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，X射線和離子投影光刻技術也在研究之中。
（3）測試。由于系統芯片（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是如何降低測試成本。結構測試和內置自測試可大大縮短測試開發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。電子產品向便攜式/小型化、網絡化和多媒體化方向發展的市場需求對電路組裝技術提出了苛刻需求，集成電路封裝技術正在朝以下方向發展：
?、俾阈酒夹g。
展開 光子集成電路 (PIC) 是眾多當前和下一代產品的關鍵支撐技術。PIC 將微電子領域常見的半導體材料和制造工藝與光的編碼、傳輸和檢測相結合，通過將帶寬與計算核心之間的距離拉近，改變了數據中心的通信方式，并加速了自動駕駛領域 LiDAR 和未來信息處理領域量子計算等新興應用的發展。
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，并將光轉換回電信號來恢復信息的器件實現的。在 PIC 中，電光調制器和光電探測器是實現這些轉換的基本光電元件。
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將器件模型與制造工藝及其完整的多物理場行為聯系起來。將 Silvaco Victory Process 與 Ansys Lumerical 軟件相結合，實現支持 TCAD 的光子器件仿真，為設計師和工程師提供了必要的工具，可以完整準確地預測、分析和優化光電器件的行為。
工作流概述
光子集成電路 (PIC) 的光電元件設計始于對物理結構和摻雜分布的精確建模，這些結構和摻雜分布定義了器件的光學和電學行為。目標是創建一個能夠反映制造后的器件的物理模型。設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合。雖然結構的幾何 CAD 模型可以作為早期設計探索的起點，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構之間的聯系是必不可少的。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（例如受蝕刻影響的側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”仿真應用大賽優秀作品展示
本屆仿真應用大賽最終評選出 30 篇 TOP 優秀作品，分別榮獲一、二、三等獎及行業最佳實踐獎。近 200 位來自汽車、半導體、高科技、能源等行業的仿真精英參賽，他們以前沿思維與創新實踐，充分展現了仿真技術的無限潛能。我們將陸續為大家分享獲獎佳作，帶您一同領略仿真賦能創新的非凡力量，希望用戶能從中汲取靈感、啟迪思路。
LED驅動集成電路（LED Driver IC）是一種專為發光二極管（LED）提供?穩定電流?并實現高效、安全驅動的專用集成電路。其核心工作原理基于將輸入電源（交流或直流）轉換為適合LED工作的?恒流輸出?，以確保亮度穩定、延長壽命并避免熱失控。
恒流驅動必要性?：LED的正向電壓-電流（V/I）特性非常陡峭，且具有?負溫度系數?（溫度升高時導通電壓下降）。若采用恒壓驅動，微小的電壓波動會導致電流大幅變化
電機雙通道驅動芯片，通常指能夠控制直流電機實現正轉、反轉和制動等雙向運動功能的集成電路（IC）。這類芯片內部多采用H橋電路結構，通過控制功率MOSFET或晶體管的導通與關斷，改變電機兩端的電壓極性，從而實現電機的雙向驅動。
核心工作原理與技術特性：
H橋拓撲結構?：這是雙向驅動的基礎。芯片內部集成四個功率開關（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的導通
鈦絲驅動技術（NiTiDrivetech）的可靠性設計
【前言】
形狀記憶合金（Shape memory alloy, SMA），也叫形態記憶合金、肌肉絲、鎳鈦記憶合金，它是由Ni（鎳）- Ti（鈦）材料組成，經過多道工序制成的絲，財哥簡稱鈦絲，可以通過電路驅動鈦絲發生運動。相比于傳統的電機、電磁鐵動力，鈦絲是一種新型的動力元件。鈦絲驅動技術（nitidrivetech）目前已經在航空航天
鈦絲驅動技術（NiTiDrivetech）的可靠性設計
【前言】
形狀記憶合金（Shape memory alloy, SMA），也叫形態記憶合金、肌肉絲、鎳鈦記憶合金，它是由Ni（鎳）- Ti（鈦）材料組成，經過多道工序制成的絲，財哥簡稱鈦絲，可以通過電路驅動鈦絲發生運動。相比于傳統的電機、電磁鐵動力，鈦絲是一種新型的動力元件。鈦絲驅動技術（nitidrivetech）目前已經在航空航天
3D-IC技術：芯片集成的新范式
在消費電子、通信、計算和汽車等眾多領域，對更高性能、更低功耗設備的需求持續攀升。為了應對這一趨勢，集成電路（IC）設計正從傳統的二維平面向三維立體架構演進——3D-IC技術應運而生，成為行業關注的焦點。
什么是3D-IC技術？
3D-IC是一類多芯片集成電路封裝技術的總稱。其核心思想是將多個半導體芯片（業內常稱為“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合，用于仿真和設計波分復用(WDM)收發器，同時考慮封裝中其他區域（例如電子集成電路(EIC)、印刷電路板(PCB) 等）的發熱。
一、概述
本文以一個六通道WDM系統為例進行研究
PAN107x是一款集成了Bluetooth LE 5.3和2.4GHz雙模無線收發電路的SOC芯片。該無線收發電路工作于2.400–2.483GHz世界通用ISM頻段。
PAN107X系列中2.4G專屬協議兼容nRF24L01P,CC2500部分（不開）通信協議
PAN107x內置512KB程序存儲器和48KB的SRAM存儲器。此外，它配置了豐富的外設，涵蓋高達
本文介紹了一種用于光子集成電路光纖-波導耦合系統的多尺度仿真工作流程。光與光柵耦合器在微觀上的相互作用使用 Ansys Lumerical 進行仿真，而 Ansys Zemax OpticStudio 則用于宏觀傳播和公差分析。此示例的工作流由四個步驟組成。前兩個步驟模擬了光從光柵耦合器傳播到光纖（“出”方向），而后兩個步驟模擬了光從光纖傳播到光柵耦合器（“入”方向）。分析了兩個方向對系統損耗的貢獻
光子集成電路 (PIC) 是眾多當前和下一代產品的關鍵支撐技術。PIC 將微電子領域常見的半導體材料和制造工藝與光的編碼、傳輸和檢測相結合，通過將帶寬與計算核心之間的距離拉近，改變了數據中心的通信方式，并加速了自動駕駛領域 LiDAR 和未來信息處理領域量子計算等新興應用的發展。
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，并將光轉換回電信號來恢復信息的器件實現的。在 PIC 中，電光調制器和光電探測器是實現這些轉換的基本光電元件
