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XSim Photonics:电磁与光子器件仿真

观察光和 RF 能量如何在波导、谐振器、耦合器及天线中传播,并在制作掩模前验证每项设计选择。

XSim Photonics 的作用

XSim Photonics 是面向光子和 RF 器件的电磁求解器,可在 x86 CPU 或 NVIDIA GPU 上处理从波导及其他光子集成电路元件到天线阵列的仿真。您提供几何结构和材料,即可获得 S 参数与远场结果,这些数据决定元件能否按绘制设计流片。

功能

计算

计算固定或可变网格,由宽带或单色源驱动。共形导体、色散介质和电阻性材料,使曲面或有损结构能够按绘制形态建模。相移周期边界、绝热吸收层、输入和输出端口,以及总场/散射场源,涵盖周期、开放和端口激励问题。

工作流程与设置

一个界面涵盖从设置到可视化的全过程,每一步均可通过脚本控制。可导入 GDS、STEP 或 STL 几何结构,或在 Composer 3D 几何构建器中创建。从材料库中选择材料或自行定义。模式求解器设置待激励的导模,监视器可放置在任何需要数据的位置。

计算平台

可在 x86 CPU 和 NVIDIA GPU 上运行,并在单机不足时将计算分布到多个 CPU 或 GPU。支持 Windows、Linux 或 Mac,从笔记本电脑扩展到超级计算机,也可通过 Tech-X CloudCompute 服务在 AWS 上运行。

分析与输出

随波长变化的 S 参数,提供电路级仿真所需的无源光子元件形式;远场变换则用于辐射结构。在结构内部,带切片和等值线的 3D 可视化、傅里叶变换及区域能量分析展示能量的流向。

输入

GDS 版图、STEP 或 STL 模型,或在 Composer 中构建的几何结构,以及您为其指定的材料。

输出

S 参数和远场结果,可按元件分析,也可作为模块纳入电路级仿真。

可仿真的内容

光子集成电路

以 S 参数表征各元件,再据此组装电路。

波导、调制器、谐振器和耦合器

查看光在链路各部分的耦合、泄漏或反射位置。

天线阵列和 RF 元件

在 GHz 尺度上进行同样的电磁求解:天线及阵列的辐射和远场。

元件级电磁分析

分析电磁响应决定其功能的任意元件中的散射和场行为。

XSim Photonics 的现有应用

XSim 于 2025 年随 Tech-X 加入 Silvaco,同时带来了 Tech-X 在面向光子学的多节点 GPU 仿真方面的工作。

向我们提供实测结果
与仿真不符的元件

XSim Photonics 常见问题

XSim 仿真哪些对象?

光子和 RF 器件。在光子学方面,包括波导、谐振器、耦合器和调制器等集成电路元件。在 RF 方面,包括天线、天线阵列及其他 RF 元件。XSim Photonics 还处理通用元件级电磁问题,并为所有这些对象提供 S 参数与远场结果。

共形导体和色散介质按绘制形态表示曲面和有损结构,模式求解器设置待激励的导模。宽带或单色源可用于覆盖整个波长范围,或检查单一波长。

可以。XSim 可导入 GDS 版图以及 STEP 和 STL 模型,因此已有几何结构可直接用于仿真。尚无文件?可在 Composer 3D 几何构建器中创建结构。无论采用哪种方式,都使用相同的设置、材料和监视器流程。

两者均支持。XSim 可在 x86 CPU 和 NVIDIA GPU 上运行,并将任务分布到多个 CPU 或 GPU,硬件范围从笔记本电脑到超级计算机。云端运行通过 Tech-X CloudCompute 服务将 XSim 部署到 AWS。文档列出给定问题规模所需的 GPU 和内存。

两者回答不同的问题。Silvaco 的 TCAD 光电子工具模拟图像传感器、太阳能电池、激光器和光学传感器等器件内部的光,并跟踪光对器件电学行为的影响。XSim 则关注光本身:光如何通过元件传播,以及另一端输出什么。

提供。请向技术专家说明要测试的元件、层叠结构和波长范围,以及计划使用的工作站或集群。他们将与您共同界定评估范围。大学研究团队则通过 University Program 申请;已有超过 200 所大学以此方式使用 Silvaco 工具。

光子学

XSim Photonics 所属的系列及其涵盖的光子仿真问题。

TCAD

从图像传感器到激光器的器件内部光学仿真。

等离子体

VSim Plasma 中的晶圆尺度等离子体刻蚀仿真

光刻

图形能否按绘制宽度印制。