西门子EDA通过创新推进硅光子物理验证

集成电路 (IC) 设计流程（特别是较旧的节点）曾经认为所绘即是交付物（设计到掩膜再到硅片）。而且在过去，只需电子设计自动化 (EDA) 行业提供些许帮助，晶圆代工厂就已经能够兑现这一假设。设计公司使用设计规则检查 (DRC) 和版图与电路图对比 (LVS)验证来确保物理版图正确实现预期电路，并符合晶圆代工厂对工艺节点的物理制造要求。然而，即使版图符合所有设计规则，制造过程中仍有可能出现性能和良率问题，这主要归因于各种工艺期间轻微且不可避免的工艺变化。为了缓解这些制造工艺对最终硅片的影响，大多数设计公司都会应用一组额外的可制造性设计 (DFM) 检查，帮助预测给定设计如何针对制造工艺做出应对。例如，工程师使用光刻友好设计(LFD) 仿真来发现版图中任何可能在光刻工艺期间导致分辨率问题的区域。然后，他们可以采用光学邻近效应修正 (OPC) 之类的技术在制造前修改版图，以确保印刷 IC 能够准确表示预期版图。

当然，尝试手动进行上述所有验证是不可能的。确保电子 IC (EIC) 市场取得成功的一项主要开发成果是，出现了一个稳定可靠的自动化验证平台。在EDA 工具中实施的验证策略有助于保证 IC 的可制造性以及整个行业的 IC 设计标准化和优化，这也造就了电子 IC 市场如今蓬勃发展的态势。EDA 工具和技术与晶圆代工厂工艺设计套件 (PDK) 相结合，体现了给定工艺节点的制造规则和要求，是 “无晶圆厂”设计公司起源的核心组成部分。独立晶圆代工厂的出现则是促使 EDA 行业崛起的根本因素；EDA 反过来促成了 CMOS 市场的快速发展，并成为该市场取得成功的关键因素。在此过程中，设计工具也在不断发展，通过不同的抽象级别加速这一过程，同时协助确保正确的设计和版图实现。布局布线 (P&R)等设计工具和方法以及各种设计组件（例如用于定制设计的 pcell），现在被广泛用于推动设计流程不断提升实现效率和成功率。

硅光子作为一种新兴技术，有望克服通信和数据传输领域目前在速度、功耗和精度方面存在的一些限制。要兑现这一承诺并使光子 IC (PIC) 成为现有 EIC 技术的有力竞争者，唯有尝试通过复用 CMOS 平台，尤其是验证 EDA 工具集，尝试复制 EIC 领域的成功经验。然而，光子器件的性质造成了一些限制，导致无法直接使用过去用于 EIC 的相同 EDA 工具集。这些限制正在促使 EDA 公司开发创新的变通方案，使设计公司能够以新的方式使用其现有工具的功能来成功验证PIC，而不是花费时间、精力和金钱来创建一套全新的独立工具集。

虽然对 EIC 行业而言，PDK 及使用 PDK 的自动化设计和验证流程已经非常完善，但在 PIC 行业，它们仍处于开发阶段。晶圆代工厂、EDA 供应商和设计公司都在共同努力，为硅光子设计创建成功的自动化设计和验证环境。

▲电子 IC 版图与光子 IC 版图对比验证