📘 硅光芯片设计 · 从零到项目落地
🎯 30章 完整体系
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01
硅光技术概论
开篇
什么是硅光芯片？为什么需要硅光？硅光 vs 传统光模块 vs 微电子，典型应用场景：数据中心、AI算力、传感、量子计算。
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02
硅光基础物理
核心
光波导基础（折射率、全反射、模式）、SOI晶圆结构、单模与多模、偏振效应。
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03
硅光核心器件 (上)
器件
低损耗波导、光栅耦合器、边缘耦合器、MMI分束器。
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04
硅光核心器件 (下)
器件
微环谐振器 (MRR)、马赫-曾德尔干涉仪 (MZI)、电光调制器、锗硅光电探测器。
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05
硅光工艺平台
流片
主流代工厂 (IMEC、TowerJazz、AIM Photonics、中科院微电子所)、MPW流片流程、PDK解读。
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06
EDA工具链 (上)
仿真
Lumerical FDTD/EME 仿真基础、模式计算、S参数提取。
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07
EDA工具链 (下)
版图
IPKISS 版图设计、KLayout 操作、DRC/LVS 检查。
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08
无源器件设计实战
实战
用Lumerical设计并优化一个1x2 MMI分束器 (1550nm)。
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09
有源器件设计实战
实战
用Lumerical设计微环调制器 (MRR)，分析Q值、FSR、消光比。
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10
链路仿真入门
系统
利用Lumerical INTERCONNECT搭建片上光互连链路，眼图与误码率分析。
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11
版图设计实战
版图
使用IPKISS生成4通道波分复用 (WDM) 发射机版图。
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12
流片前检查清单
流片
版图与原理图一致性检查 (LVS)、DRC、密度检查、天线效应检查。
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13
流片与封装
封装
MPW流片流程详解、晶圆级测试、光纤阵列耦合封装、COB封装。
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14
测试基础
测试
光芯片测试平台搭建 (光源、光功率计、光谱仪、高速示波器)、耦合对准技巧。
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15
无源器件测试
测试
插损、回损、分光比、光谱响应测试，系统误差校准。
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16
有源器件测试
测试
调制器带宽测试 (小信号S21)、微环谐振谱、光电探测器响应度与暗电流。
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17
高速信号测试
测试
眼图测试、误码率测试 (BERT)、链路均衡与预加重。
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18
硅光芯片的可靠性
可靠性
温度敏感性、应力敏感性、老化测试、失效分析。
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19
硅光与CMOS电子电路集成
集成
单片集成 vs 混合集成、TIA与驱动器设计要点、共封装光学 (CPO)。
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20
硅光在数据中心的应用
应用
400G/800G/1.6T光模块架构、CWDM4/LWDM/FR4标准解读。
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21
硅光在AI算力集群中的应用
前沿
光交换、光互连拓扑、Opticluster架构。
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22
硅光在传感领域的应用
传感
FMCW激光雷达 (LiDAR) 芯片架构、片上陀螺仪。
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23
硅光在量子计算中的应用
量子
片上纠缠光子源、量子密钥分发 (QKD) 芯片。
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24
项目立项与规格定义
项目
如何从需求文档提炼芯片指标 (速率、功耗、成本、通道数)。
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25
项目架构设计
项目
系统框图设计、链路预算分析、器件选型与容差分析。
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26
项目详细设计与仿真
项目
分模块仿真、全链路联合仿真、蒙特卡洛分析。
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27
项目版图实现与Tapeout
流片
版图布局布线、流片文件准备 (GDSII)、Tapeout评审。
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28
项目测试与验证
验证
测试计划制定、自动化测试脚本开发、测试数据分析与迭代。
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29
项目量产与良率提升
量产
晶圆级测试筛选、良率模型、工艺角分析、量产测试方案。
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30
项目总结与未来展望
收官
硅光技术路线图 (PIC与EIC融合、薄膜铌酸锂、二维材料)、职业发展建议。
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