如何在Speos中创建和使用测量模板-XMP measurement template_Meshing_半导体_光学

如何在Speos中创建和使用测量模板-XMP measurement template

概述

本文展示了如何创建XMP测量模板，以及如何创建和应用全局规则，Speos的仿真运算结果为*.XMP格式，内部包含光学仿真数据运算的结果信息。打开XMP仿真记过后，可以编辑使用template测量模板文件。通过使用全局规则的XMP测量模板，就可以在不同的项目中重复使用模板的测量项目，从而节省大量时间。可以利用全局规则来创建XMP模板，这些模板可以帮助验证模拟是否满足内部或法规要求。

前提条件

第一次创建模板，需要XMP的模拟结果。

创建测量模板

步骤1：认识XMP结果中的测量工具

打开仿真创建的XMP结果文件。点击Measure按钮。它将打开一个新窗口，可以在其中创建测量内容并将其导出为模板。

单击Add area按钮来创建新的测量行，在测量行下，用户可以选择改变区域的形状，区域的参数（区域中心和区域的整体高度和宽度），以及测量值（最大值，最小值，平均值等）。Threshold列可用于为特定测量设置要考虑的最小或最大阈值。

添加新区域测量行：首先单击“Shape形状”列，并点击“add area or measure添加区域或测量”按钮。

添加同一区新的测量项，首先单击“measure测量”列并按“add area or measure添加区域或测量”按钮。

形状：当选择形状时，会出现一个下拉列表，显示可供选择进行测量的不同选项，包括使用矩形，圆形，线、点、折线等选项。

测量：当选择测量时，会出现一个下拉列表，显示不同的测量选项，如最大值，最小值，平均值，对比度等。

阈值：左下列显示了最小和最大阈值选项，用户可以在其中输入值。

步骤2：全局规则应用

在本例中，创建了两个区域，它们将用于全局规则。它们分别被重命名为“Area_1”和“Area_2”。

要创建一个全局规则，首先在本例中单击“Area_1”或者Area_2，然后单击为全局规则创建一个新行，不包含任何的内容。

在“Rule”列中，可以指定规则的名称，例如“加法”，“减法”，“除法”等或者是其他名称。

在“Formula”列允许指定将用于计算的公式。计算值将反映在“Rule”列中。请注意，“Rule”一栏的名称不允许使用空格或点。

为了写公式，必须遵循特定的格式。将变量拉入公式的标准做法是’Area_Name.Magnitude_type.Measure_type ’或‘ Area_Name.Measure_type ’。

在本例中，变量名将是Area_1.luminance.Average‘或’ Area_1.Average，和Area_2.luminance.Average‘或’ Area_2.Average。其中 ‘ Area_1 ’和‘ Area_2 ’是用户给出的区域名，Magnitude是亮度luminance，Measure是平均值Average。

通过使用上述定义的变量，创建了以下加、减、绝对、乘、除等规则，分别展示在formula内容中。

编辑运算定义后，会在Rule显示有通过/不通过标准，将根据公式的结果分别以绿色/红色突出显示行。

通过将变量与操作数结合并指定目标，可以创建更复杂的公式。在这个例子中，如果同一区域的最小值和最大值，或者是不同区域的最小值和最大值，都可以使用公式Contrast = (max-min)/(max+min)计算对比度值，该值应小于或等于1。

一旦得到可以评估的公式内容，可以转到File -> Export template…以便于其他项目使用，或将其嵌入原来的Speos传感器。

步骤3：使用测量模板

使用模板只需双击传感器进入传感器定义，点击XMP Template -> File ->浏览，选择步骤2导出的模板。重新运行模拟，打开结果（XMP）文件并转到Measure，将看到模板自动应用于XMP，并运行规则以根据结果显示通过/失败。

补充说明

Speos有多种探测器Intensity，Radiance，Irradiance，不同的探测器导出的模板只能应用于相应的探测器类型。

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来源：摩尔芯创

光互连技术的革命性突破：数字超材料助力多维光通信迈向太比特时代

光互连技术凭借其高带宽、低功耗和抗电磁干扰等优势，成为突破“电子瓶颈”的关键。然而，单模光纤的容量已接近香农极限，如何在有限物理空间内实现更高密度的数据传输，成为学术界和产业界共同关注的焦点。本期文章将介绍一项发表于《NatureCommunications》的研究，提出了一种边缘引导模拟与数字优化（EG-ADO）方法，成功设计出支持6种模式的数字超材料复用器，并在硅基光芯片上实现了38.2Tb/s的创纪录互连容量[1]。引言随着人工智能、云计算和虚拟现实等技术的爆发式增长，传统电子互连技术已逐渐成为算力提升的瓶颈。铜线传输的功耗高、带宽低、延迟大等问题，使得全球科技巨头纷纷转向光互连技术。然而，如何在小尺寸芯片上实现超高容量传输，一直是行业难题。近日，复旦大学联合张江实验室的团队在《Nature Communications》发表重磅成果，通过EG-ADO方法，成功设计出支持6种模式的数字超材料复用器，并在硅基光芯片上实现了38.2Tb/s的创纪录互连容量。这项研究为下一代数据中心和光计算互连提供了全新解决方案。这项技术为何能打破传统限制？它将如何改变未来的数据中心？技术突破：EG-ADO方法解密传统逆向设计的困境逆设计通过定义目标性能并反向优化结构参数，已成为光子器件设计的新范式。但现有方法面临两大挑战：模拟超材料（AM）：基于拓扑优化的不规则结构虽性能优异，但纳米级特征尺寸和复杂轮廓导致制造良率低下。数字超材料（DM）：采用规则方形/圆形刻蚀的DM易于制造，但直接二进制搜索（DBS）算法的计算复杂度随模式数呈指数增长，难以设计高阶复用器。EG-ADO的三阶段优化研究团队创新性地将边缘检测算法引入逆设计流程，提出三阶段优化框架：阶段一：拓扑优化（TO）使用伴随法（Adjoint Method）对超材料区域的介电常数分布进行迭代优化。每个迭代步骤通过正向和伴随电磁场仿真计算目标函数梯度，逐步逼近最优模拟超材料结构。阶段二：边缘引导转换采用Canny边缘检测算法提取模拟结构中的关键轮廓信息。通过最大池化操作将像素尺寸从20nm放大至120nm，满足商用光刻工艺的最小特征尺寸（MFS）要求。图1与代工厂兼容的逆向设计数字超材料生成二值化决策图：非边缘像素直接继承模拟结构参数，边缘像素标记为“待定（TBD）”，仅占总数5%-10%。阶段三：数字优化针对TBD像素，开发定制化直接二进制搜索算法：交替测试硅和二氧化硅材料，选择性能更优的配置。最终结构由规则方形孔洞组成，既保留模拟设计的性能优势，又确保制造可行性。图2EG-ADO方法的工作流程该方法实现了三大优势：效率提升：计算复杂度从二次方（DBS方法）降至线性增长。工艺鲁棒性：通过边缘保护机制，减少小尺寸特征对蚀刻精度的依赖。设计自由度：支持从二模到六模的灵活扩展。图3 SOI平台上逆向设计计算复杂度比较Lumerical软件：光场仿真的“数字孪生”在器件设计中，团队采用ANSYS Lumerical的有限差分本征模求解器（FDE），精确计算不同模式的有效折射率和传输特性。通过对10×6μm²超材料区域迭代优化，成功实现了五模式间的高效耦合，仿真结果显示插入损耗低于1.96dB，串扰低于-15.81dB。Lumerical的核心作用：模式分析：识别波导中所支持的模式类型及其场分布，为器件设计提供理论基础。优化迭代：通过伴随方法计算梯度，指导结构参数调整，确保器件在C波段（1530-1565nm）内的平坦响应。工艺验证：模拟刻蚀误差对器件性能的影响，通过调整设计参数提升制造鲁棒性，使良率提高30%以上。实验结果：单芯片实现440通道并行传输该团队基于EG-ADO方法设计并制造了支持4、5、6模式的复用器芯片，关键性能指标全面领先：低损耗与低串扰：5模式复用器的插入损耗仅1.97dB，串扰低于-20dB，覆盖整个C波段（1530-1565nm）。对比传统设计，器件面积缩小一个数量级，同时支持更高阶模式。单波长高速传输：每个模式支持108GBaud的PAM-8调制信号，单波长总容量达1.62Tb/s。眼图清晰，误码率（BER）低于OFEC阈值（0.02），验证了低串扰特性。图4不同通道上108GBaud PAM-8信号的相应眼图多维复用创纪录：结合88个波长通道与5个模式，实现440通道并行传输，总容量达38.2Tb/s，频谱效率高达8.68bit/s/HZ。应用前景：从数据中心到光计算这项技术的突破性不仅在于传输容量，更在于其可扩展性与兼容性：支持下一代数据中心：当前主流100G/400G光模块将逐步升级至800G/1.6T，而EG-ADO技术可轻松扩展至250个波长通道，理论容量达0.218Pb/s，满足未来十年需求。赋能光计算互连：在AI芯片、光子处理器等场景中，高密度光互连可大幅降低延迟与功耗，突破“内存墙”限制。推动硅光生态：兼容CMOS工艺的特性，使得该技术可快速集成到现有芯片平台，加速硅光技术的产业化。结语：光互连的“中国方案”这项研究不仅证明了逆设计在复杂光子器件开发中的巨大潜力，更为光互连技术迈向Pb/s时代奠定了基石。随着全球数据中心能耗问题日益严峻，这种“多维复用+逆设计”的技术范式，或将成为破局绿色算力困局的关键钥匙。未来，当每一束光都承载着数百个独立信道，或许“光纤到芯片”的愿景，将比想象中更早照进现实。参考：[1]Sun, Aolong, et al. "Edge-guided inverse design of digital metamaterial-based mode multiplexers for high-capacity multi-dimensional optical interconnect." Nature Communications 16.1 (2025): 1-12.来源：摩尔芯创