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硅光PDK工艺设计规则：热光型调制器建模与材料选型

共计 30 章节
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01
课程导论
硅光技术概述 · 热光调制器在数据中心与通信中的应用 · PDK在芯片设计中的核心作用
课程导论硅光技术概述
02
硅光工艺基础
SOI晶圆结构 · 硅波导基本结构（脊型波导 · 条型波导）
硅光工艺基础SOI
03
热光效应原理
热光系数定义 · 硅与二氧化硅的热光系数对比 · 热光调制器的工作原理（相位调制到强度…
热光效应原理热光系数定义
04
马赫-曾德尔干涉仪（MZI）基础
MZI结构 · 分束器/合束器 · 两臂相位差与输出光强关系
MZI马赫
05
热光调制器核心指标
调制效率（Vπ·Lπ） · 调制速率（3dB带宽） · 功耗
热光调制器核心指…调制效率
06
PDK设计规则总览
PDK层级结构 · 设计规则检查（DRC）概述 · 版图与原理图对应关系
PDK设计规则总览
07
波导层设计规则
波导宽度 · 间距 · 最小弯曲半径
波导层设计规则波导宽度
08
掺杂与加热器设计规则
电阻加热器材料选择（TiN · 多晶硅 · 金属）
掺杂加热器设计规则
09
热隔离结构设计
悬空臂结构 · 沟槽刻蚀 · 下挖（undercut）工艺
热隔离结构设计悬空臂结构
10
材料选型
加热器材料（TiN vs 多晶硅 v… · 电极材料（Al · Cu）
材料选型TiN
11
热光调制器建模流程
从物理模型到紧凑模型 · Lumerical/COMSOL仿真…
热光调制器建模流…从物理模型到紧凑…
12
波导光学仿真
FDE模式求解器 · 有效折射率计算 · 群折射率
波导光学仿真FDE
13
热学仿真
热源分布 · 稳态温度场 · 瞬态热响应
热学仿真热源分布
14
电学仿真
加热器电阻计算 · 电流密度分布 · 焦耳热功率
电学仿真加热器电阻计算
15
多物理场耦合
电-热-光耦合仿真流程 · 热光相位调谐量计算 · 仿真数据后处理
多物理场耦合光耦合仿真流程
16
紧凑模型（C-Model）构建
S参数提取 · 相位响应拟合 · Verilog-A模型编写基础
C-Model紧凑模型
17
版图设计（Layout）
PDK标准单元调用 · 加热器版图绘制 · 波导版图绘制
Layout版图设计
18
设计规则检查（DRC）
常见DRC违例（最小间距 · 密度 · 天线效应）
DRC设计规则检查
19
版图与原理图一致性检查（LVS）
LVS流程 · 器件识别 · 节点匹配
LVS版图
20
工艺角（Corner）分析
工艺波动对调制器性能的影响 · 典型工艺角（TT · FF
Corner工艺角
21
温度稳定性分析
环境温度变化对调制器工作点的影响 · 温控补偿方案
温度稳定性分析环境温度变化对调…
22
高速调制特性
RC时间常数 · 行波电极设计 · 阻抗匹配
高速调制特性RC
23
功耗优化设计
静态功耗与动态功耗 · 低功耗加热器设计 · 占空比调制
功耗优化设计静态功耗
24
可靠性设计
电迁移（EM）规则 · 热应力分析 · 加热器老化模型
可靠性设计EM
25
测试与表征
光栅耦合与端面耦合 · Vπ测试 · 带宽测试
测试表征
26
PDK集成与自动化
PDK库文件结构 · Python脚本自动化生成GDS · PDK验证流程
PDK集成
27
典型设计案例1
基于TiN加热器的MZI热光调制器（…
典型设计案例1TiN
28
典型设计案例2
低功耗悬空臂热光调制器设计与仿真对比
典型设计案例2低功耗悬空臂热光…
29
前沿技术展望
微环辅助MZI · 石墨烯加热器 · 超快热光调制
前沿技术展望MZI
30
课程总结与项目实战
综合设计任务 · PDK设计文档撰写 · 课程回顾与答疑
课程总结项目实战