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TECH INSIGHT PHOTONIC ICS 28 - ELETTRONICA OGGI 481 - OTTOBRE 2019 La crescente domanda di IC fotonici, o PIC (Photonic IC), produce anche un incremento della necessità di una piattaforma solida e stabile per la verifica fisica dei progetti relativi a questi PIC Omar El-Sewefy DRC Technical Lead - Divisione Design to Silicon Mentor, a Siemens Business L a tecnologia della Silicon Photonics consente di migliorare l’elaborazione dei tradizionali segnali elettrici all’interno dei circuiti integrati (IC) utilizzando la trasmissione della luce, sia al fine di aumentare la velocità di trasmissione dei dati, che di ridurre i consumi energetici. Secondo quanto riportato da MarketsandMar- kets , il valore del mercato globale della Silicon Photonics era pari, nel 2018, a circa 774.1 milioni di US$ e si prevede che entro il 2023 raggiunga la cifra di 1.988,2 milioni di US$, corrispondente a un tasso di crescita an- nuale composto pari al 20,8% tra il 2018 e il 2023 [1]. Uno dei mercati che trainano questa crescita esponenziale dell’interscambio di dati è quello del cloud computing, al quale si aggiungono quelli delle telecomunicazioni, militare, della difesa e aerospaziale. I fattori chiave che guidano l’impetuosa crescita del mercato della Silicon Photonics sono la crescente domanda di capacità di trasmissione dei dati con elevata velocità ed elevata am- piezza di banda (domanda generata sia dai data center sia dalle applicazioni di elaborazione ad alte prestazioni), nonché la parallela necessità di contenimento dei consumi energetici. Tuttavia, questa crescente domanda di IC fotonici, o PIC (Photonic IC), produce anche un incremento della necessità di una piattaforma solida e stabile per la verifica fisica dei progetti relativi ai PIC. Esistono infatti significative differenze tra la progettazione e la produzione dei tradizionali IC elettronici, o EIC, con i loro pro- cessi e strumenti di verifica consolidati e di provata efficacia, e quelle relative ai nuovi progetti dei PIC, che invece introducono nuovi e “sfidanti” requisiti relativi alla verifica. Da tali differenze emergono anche numerose opportunità per quei produttori di strumenti EDA (Electronic Design Automation) che sono in grado di fornire nuove e innovative soluzioni orientate a soddisfare le nuove esigenze. Utilizzando gli strumenti già esistenti in nuove modalità, i produttori di tool EDA stanno infatti creando dei nuovi flussi di verifica in grado di rilevare il comportamento elettrico e ottico dei PIC, in modo del tutto analogo a quanto fatto dai flussi utilizzati per gli EIC. La progettazione della Silicon Photonics I progetti dei PIC si differenziano da quelli degli EIC innanzitutto per un aspetto, che si rivela estremamente critico: la costruzione geometrica dei componenti di base. Gli EIC sono infatti contraddistinti da una geometria che viene definita di tipo Manhattan: tutti i circuiti si sviluppano lungo una griglia rettangolare che prevede uni- camente l’utilizzo di angoli di 0°, 45°, oppure 90°. Al contrario, i progetti dei PIC prevedono un’ampia varietà di strutture curvilinee, quali linee di ritardo, risonatori ad anello, guide d’onda, grating coupler e così via (Fig. 1). Inoltre, i progetti dei PIC non fanno uso della tradizionale rappresentazione schematica del progetto, il che rende il concetto della classica verifica LVS (Layout Vs. Schematic) una nozione del tutto estranea all’ambito dei progetti di IC fotonici. Tuttavia, questi ultimi devono comunque essere in grado di garantire che le porte dei circuiti fotonici vengano adeguatamente connesse ai nodi del circuito elettronico, nonché consentire il corretto riconoscimento del dispositivo e dei suoi parametri. Verifica fisica per i Silicon Photonics Fig. 1 – Alcuni comuni componenti dei PIC (Fonti: IMEC e IHP)