矽光子學進入主流設計,但 EDA 驗證與系統整合仍是巨大挑戰
為何重要
隨著 AI 運算與資料中心對資料傳輸速度與能耗敏感度提升,光互連是解決電路 I/O 瓶頸的關鍵,但若設計驗證流程無法與計算引擎同步,將延遲光子元件的商業化落地。這意味著 EDA 軟體供應商與晶片設計團隊正面臨技術轉型的關鍵,唯有解決光電系統級整合問題,才能發揮矽光子學的潛力。
矽光子學正從研究中心走向以 AI 為主的主流資料中心與通訊系統,但其設計流程仍需與電子學、封裝、散熱工具進行更緊密的整合,目前功能驗證仍是最大的未解難題。
- 雖然 EDA 基礎設施可跨用途重用,但光導波道的波長對準、偏振行為、熱漂移以及特殊元件(如雷射)的建模,都需要傳統離散電路設計之外的特殊模擬驗證方法。
- Keysight EDA 的 Niels Fache 指出,儘管電子訊號與光子均遵循 Maxwell 方程,但光子系統的行為是連續的且物理依賴性強,這使得自動化和 AI 輔助工作流程在驗證 光子電路時變得越來越重要。
- 工程師面臨的挑戰不僅是設計光子積體電路(PIC),還需在「電子-光子-電路(EOE)」系統層級下進行驗證,這包括微調環境熱效應、光電轉換器驅動器以及校正邏輯。
- Cadence 的 Gilles Lamant 認為光子設計必須與電子平臺整合,而非獨立運作,因此 Cadence 基於原有的 Virtuoso 平臺開發光子 IC 環境,以保持設計師能同時處理晶片與系統層級的問題。