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TECH INSIGHT PHOTONIC ICS 31 - ELETTRONICA OGGI 481 - OTTOBRE 2019 Le sfide legate alla verifica circuitale dei PIC Un’altra sfida da affrontare, operando con i flussi proget- tuali dei PIC, è rappresentata dall’assenza di una netlist SPICE dei sorgenti. Le procedure di cattura schematica e di simulazione degli EIC (progettazione, layout automatizzato, LVS, estrazione parassitica, ulteriore ri-simulazione e così via.) dipendono infatti pesantemente dalla simulazione circuitale SPICE, ma per la simulazione dei PIC non esiste alcun equivalente approccio di validità generale. Per ricercare una sufficiente precisione, quindi, si ricorre tipicamente all’utilizzo di strumenti della tipologia TCAD, i quali tuttavia soffrono di limitazioni sia di capacità sia di performance, per via della mancanza di un formato comune per la verifica e per la validazione lungo il percorso del flusso. Quanto alle guide d’onda presenti nei PIC, se esse ovviamente fungo- no da interconnessioni ottiche tra i diversi componenti del circuito, allo stesso tempo costituiscono anche i bloc- chi costruttivi fondamentali della maggior parte degli apparati PIC. A differenza delle interconnessioni elettriche presenti negli EIC, le guide d’onda devono infatti essere trattate come dei veri e propri dispositivi, anziché come delle semplici interconnessioni ideali, a causa della differenza nel concetto stesso di connettività che vige in fotonica. I parametri di una guida d’onda giocano un ruolo determinante nel suo funzionamento, per via del loro impatto sui modi di propagazio- ne delle onde al loro interno. Inoltre, alcuni semplici concetti di elettrotecnica quali i circui- ti aperti e i cortocircuiti si pre- stano a sviluppi completamente diversi nella progettazione foto- nica. Ad esempio, per due guide d’onda è anche lecito interse- carsi (creando in tal modo una mini-rete a quattro porte), senza che ciò dia luogo a una intercon- nessione cortocircuitata (Fig. 5). Il confronto tra i requisiti di un flusso elettronico LVS classico e quelli di un flusso LVS fotonico può essere di aiuto per determinare le componenti LVS mancanti, che sono costituite dalla connettività ottica e dalla valida- zione delle forme curve presenti nel progetto (Tabella 1). La connettività ottica e le funzionalità del dispositivo fotonico devono essere validate mediante l’estrazione e il confronto dei loro parametri: larghezza, lunghezza del percorso curvilineo e raggio di curvatura dei contorni, con l’ulteriore limitazione che per ogni curva deve anche essere assunta l’appartenenza a una determinata tipologia (ad es. arco circolare, Bezier, adiabatica e così via). La LVS tradizionale procede estraendo la curvatura assunta e abbinandola a un componente sorgente. La LVS di tipo shape-matching (una nuova metodologia per la validazione dei progetti curvilinei), invece, parte dal com- ponente sorgente e ne valida la curvatura (Fig. 6). La Tabella 2 illustra le differenze esistenti nell’estrazione dei parametri tra la LVS tradizionale e la LVS di tipo shape-matching. Per quanto riguarda i metodi impiegati per abbinare le forme dei componenti, esistono diverse opzioni: Ri-istanziazione delle Pcell , in cui la Pcell viene sovrapposta alla posizione prefigurata dopo essere stata sot- toposta all’operatore XOR, evidenziando così le differenze dovute al placement. Pattern matching , che è di facile implementazione, ma richiede la presenza di almeno alcuni contorni di tipo Manhattan perché sia possibile l’abbinamento. Comporta inoltre la necessità di determinare le tolleranze con- sentite e la modalità per estrarre i parametri al netto di tali tolleranze. In figura 7, un confronto tra LVS classica, LVS potenziata e LVS shape-matching evidenzia la maggior coper- tura offerta dalla LVS shape- matching. Simulazione progettuale litho-friendly Storicamente, i processi di pro- gettazione degli IC (specialmen- te in corrispondenza dei nodi tecnologici meno recenti) sono Fig. 6 – LVS di tipo shape-matching