フォトニクスのビジネス価値
Ansys Lumericalのフォトニクスシミュレーションおよび解析ツールの包括的なスイートは、コンポーネントレベルおよびシステムレベルのシミュレーションを提供し、パフォーマンスの最適化、物理プロトタイピングにかかるコストの最小化、市場投入までの時間の短縮を実現します。設計フローの強化により、設計者は、主要なファウンドリプロセスに合わせてキャリブレーションされたコンパクトなモデルを使用できます。
Ansysのフォトニクス解析
ハイレベルな機能
Ansys Lumericalは、完全なフォトニクスシミュレーションソフトウェアソリューションであり、フォトニクスコンポーネント、回路、およびシステムの設計を可能にします。デバイスレベルとシステムレベルのツールがシームレスに連携するため、設計者は相互作用する光学的、電気的、熱的効果をモデル化できます。製品間の柔軟な相互運用性により、デバイスのマルチフィジックスおよびフォトニック回路シミュレーションとサードパーティの設計自動化および生産性ツールを組み合わせたさまざまなワークフローが可能になります。コンパクトモデルを作成して使用するためのPythonベースの自動化とフローは、業界大手ファウンドリをサポートしています。
Device-level Tools
Use multiphysics-style simulation capabilities and workflows to model optical, electrical and thermal effects at the physical level.
System-level Tools
Simulate and optimize the performance of photonic integrated circuits and generate compact model libraries.
フォトニクスシミュレーション
The 2023 R1 release of Ansys Lumerical introduces a series of powerful new capabilities to extend usability, accuracy, performance, and functionality across its family of products
- Modernized CAD view in FDTD
- Learn and use Ansys Lumerical RCWA easier with a new GUI
- Access all optics examples from the new Ansys Optics Launcher
- Experience the power of the cloud via the new Ansys Gateway powered by AWS
- Accurately simulate your macroscopic optics design coupled to its nano-scale building blocks via new streamlined workflows between Ansys Lumerical, Zemax, and Speos
- Predict the behavior of active devices via the new self-consistent Ansys Lumerical MQW and Ansys Lumerical CHARGE simulations
- Verify PIC designs via layout-driven workflows in KLayout using the new streamlined layout import feature for component-level design
- Speed up your electro-optical co-simulation of photonic circuits by 5X
- New INTERCONNECT solver models quantum behavior in photonic integrated circuits
For details, please see our release notes.
Webinars
フォトニクス製品
FDTDは、ナノフォトニックデバイス、プロセス、および材料のモデリングのゴールドスタンダードです。
- マルチ係数モデルによる正確な材料モデリング
- 非線形および空間可変の異方性材料をシミュレーション
- スクリプト、高度なポスト処理、最適化ルーチンを活用
MODEには、導波路とカプラの設計を最大限に活用するために必要な機能がすべて揃っています。
- 高度なコンフォーマルメッシュにより、高いシミュレーション精度を実現
- 大きな平面導波路のためのVariational FDTD伝播（varFDTDソルバー）
- 長い伝播長のための固有モード解析（EMEソルバー）
- 有限差分法固有モード解析（FDEソルバー）
CHARGEは、半導体デバイスにおける包括的な電荷輸送シミュレーションのための適切なツールを設計者に提供します。
- 有限要素法ポアソン／ドリフト拡散ソルバー
- 定常状態、小信号ACおよび過渡シミュレーション
- 等温、非等温、電熱シミュレーション
- 包括的な半導体材料モデル
- 有限要素法メッシュ生成の自動化
有限要素法に基づいて開発されたHEATは、設計者に包括的な熱モデリング機能を提供します。
- 定常状態および過渡シミュレーション
- 包括的な熱材料モデル
- 伝導、対流、放射効果の調査
- 電気伝導によるジュール加熱
- インポートした熱プロファイルに基づく自動メッシュ精細化
DGTDは、有限要素法マクスウェルのソルバーを使用して、最も困難なタイプのナノフォトニックシミュレーションに対応できます。
- 段差のないオブジェクトコンフォーマルな有限要素法メッシュ
- 高次メッシュ多項式による正確な制御
- 遠方照射野および格子投影
- ガウスベクトルビーム
FEEMは、有限要素法マクスウェルのソルバーを使用して、優れた精度とパフォーマンスのスケーリングを実現します。
- 曲線形状の導波路の正確な結果
- 高次メッシュ多項式による優れたパフォーマンススケーリング
- 能動素子をモデリングするための空間可変の屈折率摂動
MQWは、原子的に薄い半導体層における量子力学的振る舞いをシミュレーションします。
- 完全結合量子構造の計算
- 波動関数とバンド図の計算
- ゲインと自然放出
- 温度、場、ひずみの影響の組込み
STACKは、薄膜多層スタックの迅速な解析に理想的なソリューションです。
- 薄膜アプリケーションのプロトタイピングに最適
- 平面波照明とダイポール照明向けの機能
- 干渉とマイクロキャビティ効果を捕捉
- 双方向散乱分布関数（BSDF: Bidirectional Scattering Distribution Function）や回折格子などの表面モデルをAnsys Speosにエクスポートして、人間の知覚解析を実行
厳密な結合波解析法に基づくLumerical RCWAは、周期的および多層構造の光散乱の迅速なシミュレーションを提供することで、Lumerical FDTDおよびSTACKを補完します。
- 平面波照明
- フォトニック結晶や回折格子のプロトタイピングに最適
- 構造の各格子次数での電力と位相を評価
- 透過および反射される入射電力の割合を評価
- 多層構造内外の電場と磁場の分布を捕捉
実証済みの自動化されたクロスシミュレータにより、フォトニックコンパクトモデルライブラリ（CML）を生成できます。
- CMLで複数のEDPAワークフローをサポート
- 単一データソースからのIP保護されたINTERCONNECTおよびVerilog-Aモデル
- 周波数および時間領域シミュレーション用の高品質コンパクトモデル
- 統計的に有効なライブラリを生成
業界をリードするEDAシミュレータと併用することで、マルチモード、マルチチャネル、および双方向のフォトニック回路モデリングを可能にします。
- 電子-フォトニック統合システムの設計と実装を容易化
- 双方向の光学ポート
- CML Compilerによるモデル生成でスケーラブルな光チャネルとモードを実現
- 回路図主導によるレイアウトをサポート
Ansys Lumericalのフォトニック集積回路シミュレータは、マルチモード、双方向、およびマルチチャネルのPICを検証します。
- 階層回路図エディタ
- 回路ソルバーでの周波数領域解析
- 過渡サンプルおよびブロックモードシミュレータ
- マルチモードおよびマルチチャネルのサポート
- レーザーおよびシステムモデリング用のPIC素子ライブラリ
- 半導体レーザーパフォーマンスに対する自己発熱効果のシミュレーション
- Virtuoso、Siemens EDA、KLayoutとの統合
機能
Ansys Lumericalのフォトニクスシミュレーションおよび設計機能により、エンジニアはナノフォトニクスデバイス、回路、プロセス、および材料をモデル化できます。
- 回路レベルのシミュレーション
- ナノフォトニクスコンポーネントレベルのシミュレーション
- ポスト処理機能を備えた3次元CAD環境
- PDKワークフロー
- 自動化とスクリプト機能のサポート
- レーザーワークフロー
- lumoptを使用したフォトニック逆設計
- コンパクトモデルの生成
Ansysのソリューションはシームレスに連携するため、最も困難なフォトニクスの問題をモデル化できます。ツール間の柔軟な相互運用性により、デバイスのマルチフィジックスおよびシステムレベルのフォトニック回路シミュレーションとサードパーティの設計自動化および生産性ツールを組み合わせたさまざまなワークフローが可能になります。
微調整されたFDTD手法の実装により、幅広いアプリケーションで信頼性が高く、強力で拡張性に優れたソルバーパフォーマンスをもたらします。統合された設計環境は、スクリプト機能、高度なポスト処理および最適化ルーチンを提供するため、設計に集中することができます。
パラメータ化可能なシミュレーションオブジェクトを使用できる3D CAD環境では、モデルの反復計算を迅速に行うことができます。2Dおよび3Dモデルを作成し、カスタムのサーフェスおよびボリュームを定義して、標準的なCADおよびICレイアウトフォーマットからジオメトリをインポートします。
Ansysのフォトニック集積回路（PIC）シミュレーションツールは、業界をリードする電子設計自動化（EDA）シミュレータと連携することで、電子-フォトニック統合システムの設計と実装を容易にします。Virtuoso®およびSiemens EDAを使用して、電子-フォトニック設計自動化（EPDA）ワークフローを利用できます。
複数のLumericalツール間でシミュレーションを作成、実行、制御したり、サードパーティアプリケーションに接続できます。Lumericalのスクリプト記述言語、MATLAB、またはPythonを活用して、数値解析、可視化、最適化などを行えます。
Lumericalは、多くの一般的な端面発光レーザートポロジーをモデル化するための統合されたツールセットを提供しています。ハイブリッドモデリングアプローチは、物理シミュレーションの精度とフォトニック集積回路シミュレーションのパフォーマンスとスケールを組み合わせたものです。SOA、スタンドアロンのFPおよびDFBレーザーから、複雑な外部共振型DBR、Ring GratingまたはSampled Grating Vernierレーザーまで、あらゆるものを設計およびモデル化します。
目的のターゲットパフォーマンスに最適なジオメトリを自動的に特定し、直感的ではないジオメトリを検出して、パフォーマンスを最適化し、面積を最小化して、製造性を向上させます。形状ベースまたはトポロジー最適化を用いてパフォーマンスをシミュレーションし、最適なソリューションを見つけます。
実証済みの自動化されたクロスシミュレータにより、フォトニックコンパクトモデルライブラリ（CML）を生成します。CML Compilerは、特性評価測定と3Dシミュレーション結果が集約された単一データソースからのINTERCONNECTおよびVerilog-Aフォトニックコンパクトモデルライブラリ（CML）の作成、メンテナンス、およびQAテストを自動化します。
ファウンドリ仕様に準拠したカスタムの能動素子および受動素子を使用して、既存のPDKを迅速に拡張できるプロセス対応のカスタム設計フローです。
Ansys Speosとの統合により、ナノフォトニックシミュレーションとマクロスケールシミュレーションの環境間の断絶が橋渡しされることで、設計者は照明、視野角、および人間の知覚の影響を考慮することができます。
ディスプレイおよびイメージセンサーアプリケーション向けのデモワークフローもあります。
optiSLangを使用することで、複雑なワークフローでもLumerical製品を使用できるため、設計者は設計最適化機能と感度解析機能を活用できます。
ディスプレイおよびモジュレータアプリケーション向けのデモワークフローもあります。
フォトニックプロセス設計キット（PDK）で使用するフォトニックコンパクトモデルライブラリ（CML）を効率的に作成できます。CML Compilerを使用して、INTERCONNECTおよびVerilog-AフォトニックCMLの作成、メンテナンス、品質保証（QA）テストを行えます。
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