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XSim Photonics：電磁場およびフォトニクスデバイスのシミュレーション
光とRFエネルギーが導波路、共振器、カプラ、アンテナをどのように伝搬するかを確認し、マスク作成前に各設計案を検証できます。
XSim Photonicsの役割
XSim Photonicsは、フォトニクスおよびRFデバイス向けの電磁場ソルバです。導波路などのフォトニック集積回路部品からアンテナアレイまで、x86 CPUまたはNVIDIA GPUで解析します。形状と材料を入力すると、Sパラメータと遠方界の結果を取得できます。これらの数値により、部品を描画した形状のままテープアウトできるか判断します。
機能
計算機能
計算機能広帯域または単色の波源による、等間隔または可変間隔のグリッド解析。形状適合型の導体、分散誘電体、抵抗性材料により、曲面や損失のある構造を描画した形状のままモデル化します。位相シフト周期境界、断熱吸収境界、入力・出力ポート、全電場／散乱電場の波源により、周期構造、開放領域、ポート励振の問題に対応します。
ワークフローと設定
1つのインターフェースで設定から可視化まで行え、すべての手順をスクリプト化できます。GDS、STEP、STLの形状をインポートするか、Composer 3D形状ビルダで構築します。材料はライブラリから選択するか、独自に定義できます。モードソルバで入力する導波モードを設定し、データが必要な位置にモニタを配置します。
計算プラットフォーム
x86 CPUとNVIDIA GPUで動作し、1台で不足する場合は、いずれにも計算を分散できます。Windows、Linux、Macに対応し、ノートPCからスーパーコンピュータまで、またTech-X CloudComputeサービスを通じてAWSでも実行できます。
解析と出力
受動フォトニクス部品の回路レベルシミュレーションに必要な形式である波長に対するSパラメータと、放射する構造の遠方界変換を提供します。構造内部では、断面や等高線による3D可視化、フーリエ変換、領域別エネルギー解析により、エネルギーの流れを確認できます。
入力
GDSレイアウト、STEPまたはSTLモデル、あるいはComposerで構築した形状と、それに割り当てる材料。
出力
部品ごとに解析できるSパラメータと遠方界の結果。回路レベルのシミュレーションにブロックとして組み込むこともできます。
シミュレーションの対象
XSim Photonicsの活用実績
XSimは2025年にTech-XとともにSilvacoに加わりました。フォトニクス向けのマルチノードGPUシミュレーションに関するTech-Xの技術も引き継いでいます。
シミュレーションと測定結果が一致しない
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XSim Photonicsに関する質問
XSimは何をシミュレーションしますか？
フォトニクスおよびRFデバイスを解析します。フォトニクスでは、導波路、共振器、カプラ、変調器などの集積回路部品が対象です。RFでは、アンテナ、アンテナアレイ、その他のRF部品を扱います。XSim Photonicsは一般的な部品レベルの電磁場問題にも対応し、すべてについてSパラメータと遠方界の結果を出力します。
XSimはどのソルバを使用しますか？
形状適合型の導体と分散誘電体により、曲面や損失のある構造を描画した形状のまま表現し、モードソルバで入力する導波モードを設定します。広帯域または単色の波源により、波長範囲全体を解析したり、単一波長を確認したりできます。
XSimはGDSレイアウトをインポートできますか？
はい。XSimはGDSレイアウトに加え、STEPおよびSTLモデルをインポートするため、作成済みの形状をそのままシミュレーションできます。ファイルがない場合は、Composer 3D形状ビルダで構造を作成できます。どちらも同じ設定、材料、モニタの手順で解析します。
XSimはGPUやクラウドで実行できますか？
どちらにも対応します。XSimはx86 CPUとNVIDIA GPUで動作し、ノートPCからスーパーコンピュータまで、いずれにも実行を分散できます。クラウドではTech-X CloudComputeサービスを通じてAWSでXSimを実行できます。問題規模に応じて必要なGPUとメモリは、ドキュメントに記載されています。
XSimとTCADの光シミュレーションはどのように異なりますか？
対象とする問いが異なります。SilvacoのTCAD光電子ツールは、イメージセンサ、太陽電池、レーザー、光センサなどのデバイス内部の光をモデル化します。光がデバイスの電気的挙動に与える影響を追跡します。XSimは光自体を扱い、部品内をどのように伝搬し、反対側から何が出力されるかを解析します。
評価は可能ですか？
はい。評価したい部品、レイヤースタック、波長範囲、使用予定のワークステーションやクラスタを添えて技術専門家にご相談ください。お客様とともに評価範囲を定めます。大学の研究グループはUniversity Programを通じて申請します。すでに200を超える大学が、この制度でSilvacoツールを利用しています。
関連情報
フォトニクス
XSim Photonicsが属するファミリと、対応する光シミュレーションの課題。
TCAD
イメージセンサからレーザーまで、デバイス内部の光シミュレーション。
プラズマ
VSim Plasmaによるウェハスケールのプラズマエッチングシミュレーション
リソグラフィ
パターンが描画した幅どおりに転写されるかを確認。