隨著數據以驚人的速度產生，全球數據中心的算力與功耗急劇增加，加上人工智慧需求熱潮的倍數增長，迫切需要創新解決方案來加速數據傳輸並優化能源效率。為滿足這些日益增長的需求，各半導體廠也將加強與EDA廠商合作，進一步通過發展矽光子產品，藉由光子，而不是電子來傳輸和移動數據的特性，為人類生活提供更廣泛的舒適性與便利性。
在矽光子技術發展具備領先優勢的EDA大廠Ansys，先前宣布與晶片代工廠商格芯 (GlobalFoundries，GF）合作，提供首個矽光子學解決方案，以應對數據量爆炸性增長，且同時顯著降低功耗。Ansys表示，GF Fotonix是GF的下一代、具有廣泛市場破壞力的單片平台。GF Fotonix是業內首款在矽晶片上結合其獨特的300mm光子學和RF-CMOS功能的平台，以規模化方式提供卓越的性能。
為了滿足當今先進應用的嚴格要求，GF和Ansys共同開發了第一個支持GF Fotonix平台不斷增長需求的製程組件。藉由這個製程組件，客戶可以創建定製化組件，將複雜處理集成到單個晶片中，達到高速、低功耗的資料傳輸，提高產品和能源效率。這個工作流程與Ansys的光子學模擬軟體協同工作，使設計師能夠根據GF的設計流程和流程設計組件（process design kit，PDK）規範，以準確預測的方式模擬3D幾何結構，包括正確的層厚度、材料數據等。
GF還將利用Ansys Lumerical光子Verilog-A平台，提供將定製組件和晶片工藝設計組件（PDK）組件結合在同一電路中的能力，這兩者都使用Verilog-A進行建模，並運行複雜的雙向光子電路模擬，從而推進光纖網路、通信和連接（如晶片對晶片、光纖和5G）的設計能力。
Ansys電子、半導體和光學業務部門的副總裁兼總經理John Lee表示，利用光子學模擬在光學應用領域中實現高性能解決方案，涵蓋從下一代連接性到超級計算等各個行業。GF Fotonix將在GF位於紐約州馬耳他的先進制造廠房中生產，PDK 1.0也已經於2022年4月推出。
除了與ANSYS的合作之外，GF也與西門子EDA (Siemens EDA ) 合作，藉由GF Fotonix業內首個把具有差異化的300mm光子和RF-CMOS功能結合在一個矽晶片上的平台，目標大規模地提供一流的性能水平。
GF Fotonix製程設計組件 (PDK) 包括西門子用於設計規則檢查 (DRC) 的Calibre nmDRC軟體，以及用於布局與原理圖 (LVS) 驗證的Calibre nmLVS軟體。這兩款Calibre工具都已經獲得GF的全面認證。
GF Fotonix可通過把光子系統、射頻 (RF) 組件和高性能互補性的CMOS邏輯組合在一個矽晶片上，把以前分布在多個晶片上的複雜製程技術集成在一個晶片上。Calibre設計解決方案產品管理副總裁Michael Buehler-Garcia表示，很高興與GF的共同解決方案擴展到新興的矽光子市場。雖然，矽光子設計以及多模片產品引入這種設計，會帶來新的驗證複雜性，但這些複雜性已通過Calibre矽光子設計組件解決，無需改變設計人員傳統使用Calibre的方式。
事實上，矽光子讓企業能夠將光纖直接引入集成電路中，但是，矽光子器件包含很多彎曲的布局，而不是傳統CMOS設計中的線性網格。把傳統CMOS DRC應用於矽光子布局中會產生大量誤報錯誤，設計團隊往往要花費數周的時間對這些問題進行關注。為了應對這一挑戰，GF採用西門子Calibre eqDRC軟體，該軟體允許規則檢查使用方程式來代替或補充線性測量，進而獲得更準確的結果，顯著減少錯誤。
另外，矽光子器件通常部署在某個特定節點製程上的單個模片上，然後使用先進的異質封裝技術與多個模片中其餘的設計組件堆棧和封裝，通過Calibre產品的採用將有望大大縮短總驗證周期時間。
除了與GF的合作之外，Ansys旗下模擬工具開發商Lumerical Inc. 也加入晶片代工龍頭台積電的開放創新平台EDA聯盟，以完成對光子學模擬的支持。
由於光子學在電信、數據中心、生物醫學、自動駕駛和物聯網等應用領域具有巨大潛力，為了實現這一潛力，需要完善的集成模擬工具。這個新的合作夥伴關係通過台積電和Lumerical所提供的組件模擬工具 （FDTD Solutions、MODE Solutions和DEVICE） 和interconnect光子電路模擬器的客戶支持，滿足這個領域的需求。
(首圖來源：西門子提供)
