第七届光电子集成芯片培训(光芯片设计基础班)——光电子集成芯片与工程实践培训

培训时间：2026年8月25日—27日

培训地点：西安

培训规模：限额70人

培训对象：

8月25日

09:00-12:00｜基于PDK出发的光电子芯片设计介绍

随着光电子芯片集成度不断提高，传统人工布线方法已难以满足复杂线路的高效设计需求，基于 PDK的标准设计流程成为保障流片成功的关键。本部分围绕光电子芯片设计自动化的前端流程展开，基于LUCEDA IPKISS平台，介绍从PDK 调用器件、基于原理图的线路设计方法，以及自动化布局布线函数的基本使用方式。进一步结合MZI Lattice 滤波线路案例进行软件实操，帮助学员建立符合晶圆厂工艺标准的线路构与验证能力。

光电子芯片设计自动化：从PDK到原理图与仿真

随着CPO(共封装光学)与 AI集群高速互连需求的快速升温，硅光芯片正从器件级设计迈入大规模集成设计的新阶段，基于 PDK 的设计自动化已成为缩短流片周期的核心能力。本部分基于行业标准化的LUCEDA IPKISS平台，围绕光电子芯片设计自动化的前端流程展开，介绍从 PDK 调用器件、基于原理图的线路设计方法，以及自动化布局布线函数的基本使用方式。

光电子芯片设计自动化：0PA实例与可制造性设计

CP0 与高密度光互连的产业化推进，对光电子芯片的集成规模与工艺兼容性提出了更高要求，传统手工版图己难以支撑复杂线路的高效交付。本部分以光学相控阵(OPA)为典型案例，讲解大规模线路的自动化布局布线策略、线路后仿真与版图验证流程。结合IPKISS软件操作，分析设计自动化在高密度集成、异质异构集成等方向的发展趋势与应对思路，确保学员学握具备流片兼容性与可制造性的完整设计方法。

13:30-14:15｜FDTD介绍

课程概要：本部分主要是对FDTD模块进行讲解，该算法基于麦克斯韦方程时域有限差分法，适配硅光、衍射光学等微纳器件仿真。区分几何光线追迹与波动光学仿真适用场景，完整讲解 FDTD 建模流程、材料拟合、光源 / 监视器设置及 Lumerical 脚本自动化操作。

14:15-15:00｜Y Branch器件的仿真设计与实操

课程概要：本部分以 Y Branch器件为例演示 Lumerical 仿真实操，完成器件模场查看、仿真计算、S 参数提取与绘图，导出s参数后导入 INTERCONNECT 做系统仿真。同时额外拓展几何参数化建模方法，通过粒子群优化迭代优化分支结构，显著降低器件插入损耗,直观展示器件建模、参数扫描、系统联合仿真与自动优化完整实操流程。

15:00-15:10｜茶歇

15:10-16:00｜MODE（VarFDTD、FDE、EME三种求解器介绍）

课程概要：本部分讲解 Ansys Lumerical MODE 三大核心求解器：FDE、varFDTD、EME。FDE 用于求解波导截面本征模，获取有效折射率、色散等参数；varFDTD 采用 2.5D 等效折射率近似，用于仿真平面光波导，计算速度远优于 3D FDTD；EME 基于本征模展开，适合长尺寸渐变器件，搭配 CVCS 子单元消除阶梯误差，计算效率极高。结合耦合器、谐振腔、渐变波导等案例，对比三种求解器原理、适用场景与算力差异。

16:00-16:15｜Spot size converter器件的仿真设计

课程概要：模斑转换器（Spot size converter）常用于光纤与硅光波导高效耦合，可采用 Ansys Lumerical MODE 套件的 EME 求解器完成仿真设计。相比 3D FDTD，EME 扫频仿真耗时从数小时缩短至数分钟，搭配 CVCS 子单元还能弱化阶梯伪影。仿真可快速获取不同波长下耦合损耗、模场分布等指标，高效完成模斑转换器结构优化。

16:15-16:30｜Photonic Inverse Design光子性能逆向设计

课程概要：光子逆向设计依托 Ansys Lumerical Lumopt 工具实现无源器件自动化优化，区别传统正向试错设计。该方案采用伴随法高效求解性能梯度，仅需两次仿真即可完成梯度计算，大幅降低迭代成本。支持轮廓参数化与拓扑优化两种建模方式，可基于 FDTD、varFDTD 求解 Y 分支、解复用器等器件。

16:30-17:00｜Y Branch逆向仿真设计与实操

课程概要：部分介绍 Y Branch逆向仿真完整实操流程，基于 Ansys Lumerical Lumopt 逆向优化工具开展设计。通过FDTD 三维仿真优化，以分光均匀、低插入损耗为优化目标，通过伴随法加速梯度求解，大幅减少迭代仿真次数。基于样条曲线参数化分支轮廓，设置多组宽度变量作为优化参数，经粒子群迭代后损耗显著降低。优化完成可导出器件 S 参数与 GDS 版图，S 参数文件可导入 INTERCONNECT 搭建光子电路，完成系统级性能验证。

8月26日

09:00-09:45｜光电子集成芯片封装设计与工艺

课程概要：随着光电子芯片器件规模的不断扩大，集成封装在芯片研究中越来越关键，在很多场景中，将芯片集成为模块，是架通芯片设计制备和系统性能测试的桥梁，直接影响芯片性能表征与研究进程。《光电子集成芯片封装设计与工艺》培训聚焦封装核心要点：从光电封装概述入手，依次讲解光学封装和电学封装基础知识，包括多物理场协同设计、光纤耦合、片间精密对准、电学互连、热管理、高精度贴装、失效分析等核心技术，并根据封装要求总结芯片和对应的封装方案设计规则，最后介绍两个芯片的封装实例。通过精炼讲解，学员将认识芯片集成封装流程，并掌握基本的设计思路及问题解决方法，提升工程应用能力。

09:45-10:30｜CHARGE (electronic) 介绍（EO modulator仿真设计、Photodetector仿真设计功能介绍及案例）

课程概要：系统讲解有源光电子器件载流子多物理场仿真全流程。课程先完整介绍 CHARGE 求解器核心原理、漂移扩散方程求解逻辑与光电联合仿真工作流，重点拆解电光调制器（EO modulator）仿真设计实操，覆盖 PN 结载流子分布、电光折射率调制、行波电极电光耦合建模方法；同步讲解光电探测器（Photodetector）全套仿真功能，包含暗电流、响应度、带宽等仿真设置。课程配套完整工程案例，演示从结构建模、掺杂配置、网格优化到结果提取完整操作，帮助学员掌握有源光电器件精准仿真手段，快速解决调制器损耗、探测器灵敏度等实际设计难题，提升芯片前期仿真迭代效率。

10:30-11:00｜HEAT (thermal) 介绍（Thermal phase shifter仿真设计功能、案例及实操）

课程概要：聚焦硅光热光移相器仿真设计实操教学。课程先讲解 HEAT 热求解器基础理论与多物理场耦合仿真流程，详细拆解热光移相器核心仿真功能，涵盖热源建模、温度场分布等仿真设置方法。结合工程典型案例分步演示完整建模流程，同步配套现场实操环节，手把手指导学员完成结构搭建、边界条件配置、网格划分及仿真结果分析，助力学员快速掌握热移相器温控优化，高效解决硅光芯片热相关设计痛点。

11:00-11:10｜茶歇

11:10-12:00｜INTERCONNECT介绍（MZM仿真设计功能、案例及实操）

课程概要：聚焦 MZM 调制器线路级整体仿真设计。课程围绕 Interconnect 仿真模块核心能力展开讲解，打通分立器件仿真与光路系统仿真的联动流程，详细拆解 MZM 完整光路搭建、波导互联、相位调控、消光比、插入损耗、带宽等关键指标仿真配置技巧。同步设置现场实操环节，带领学员动手完成完整线路建模与仿真分析，帮助参会工程师快速掌握光子集成线路仿真方法，高效优化 MZM 整体调制性能，减少流片迭代成本。

13:30-17:00｜光电子芯片项目设计实操

随着 CP0 与 AI 集群高速互连的快速发展，硅光芯片正加速从单器件研究走向全流程项目交付，基于真实流片标准的项目设计能力已成为工程师的核心竞争力。本课程紧贴真实研发流片场景，系统讲解光电子器件设计、自定义单元器件模型搭建，以及 Luceda 平台工具与Lumerical的联合仿真迭代方法。学员将学习器件库与项目资产管理规范，并以“光交换芯片设计”为核心案例，进行全流程实操，涵盖器件测试结构设计、光芯片线路设计与验证。谋程重点讲授版图合并策略及常见DRC（设计规则检查）问题的修复方法。帮助学员熟悉完整项目设计周期，具备独立完成光芯片基础项目设计与版图交付的能力。

器件建模与联合仿真:从自定义单元到光交换芯片基础

AI 算力集群与数据中心光互连的快速扩张，正推动光交换芯片向更高端口密度与更低插损方向持续演进，这对器件级建模精度与设计迭代效率提出了更高要求。本部分围绕器件级设计展开，讲解自定义单元器件模型搭建方法，以及Luceda平台工具和Lumerical的联合仿真流程，实现设计与迭代的高效闭环。进一步结合“光交换芯片设计”案例，进行器件测试结构设计与线路构建的练习，帮助学员掌握符合流片标准的基础项目设计能力。

项目交付与版图验证:资产管理、版图合并与DRC修复

在光电子芯片流片节奏不断加快的产业背景下，版图交付质量已成为决定项目成败的关键因素之一，项目资产管理规范化与设计规则检查(DRC)通过率直接关系流片成败。本部分聚焦项目设计全流程的后端环节，系统讲解器件库与项目资产的规范化管理方法、版图合并策略，以及常见 DRC 问题的识别与修复流程。结合“光交换芯片设计”完整案例，帮助学员熟悉从设计到版图交付的完整项目周期，具备独立完成光芯片基础项目设计与交付的能力。

8月27日

09:00-10:00｜无源模块在边缘耦合器设计中的应用（一）

课程概要： 讲解如何使用Max-Optics Studio的FDE求解器，仿真SiN边缘耦合器尖端模式并计算其与单模光纤的耦合效率。流程分为三步：先禁用硅衬底，在PML边界条件下求解尖端模式的TE/TM有效折射率；再启用硅衬底，通过“Near N”搜索和PML模式过滤获取含衬底的模式场分布；最后利用重叠分析，将模式场与不同束腰半径的高斯光束进行匹配与位置优化，得到耦合效率。关键设置包括PML边界条件及偏振角设定。该方法可推广至其他偏振、材料和波导结构。

10:00-11:00｜无源模块在边缘耦合器设计中的应用（二）

课程概要：讲解如何使用Max-Optics的EME求解器对边缘耦合器中的多段线性纳米锥进行仿真与优化。首先通过FDE求解器计算不同锥形截面处TE₀模式的有效折射率，为EME设置提供“Near N”参考；接着在EME中依据FDE结果配置各组和端口参数，并采用子单元方法减小渐变结构的界面反射；最后通过EME群组跨度扫描功能，对锥形段长度进行参数化扫描和迭代优化，在保证低本征损耗的同时缩短器件长度、降低衬底泄漏，实现性能与紧凑性的平衡。该方法为锥形波导的结构设计提供了高效的仿真优化流程。

11:00-12:00｜无源模块在边缘耦合器设计中的应用（三）

课程概要：课程讲解如何用Max-Optics FDTD求解器仿真边缘耦合器。首先回顾FDTD基于Yee网格的时域递推原理，利用脉冲激励和傅里叶变换一次获得宽频响应。仿真要点上，需对锥形尖端设置亚波长网格和PML边界，并启用宽带模式光源。仿真前养成收敛性测试、材料色散检查及端口模式校准的好习惯。最后借助内置的Mode Expansion功能，将监测面的频域场精确分解为波导本征模，直接提取基模耦合效率，为边缘耦合器性能评估提供完整的数据支撑。

13:30-14:10｜硅光器件的逆向设计案例

课程概要：本课程聚焦硅基光电子器件的优化设计方法，系统讲授正向设计与逆向设计策略，并深入分析逆向设计中不同方法所涉及的设计参数、自由度与计算复杂度。课程以伴随法（Adjoint Method）为核心，从离散化系统矩阵出发，严格推导其数学原理与梯度计算过程，阐明伴随场与伴随源的引入机制。在此基础上，结合一阶Born微扰近似与互易性原理，直观揭示伴随法的物理图像。最后，课程将借助Max-Optics Studio软件进行实操，完整演示Y分支波导的逆向设计优化案例，展现伴随法带来的高效优化能力。

14:10-14:40｜HEAT模块在热像仪器的仿真

课程概要：本课程聚焦使用Max-Optics HEAT求解器与FDE求解器仿真热相移器。首先，介绍HEAT模块求解器原理，基于2D/3D有限元网格，通过对热传输方程进行离散化求解获得固态器件的温度场T，求解器支持稳态求解与瞬态求解。仿真要点上，热相移器需要热光联合仿真，HEAT模块获得稳态温度场，通过温度对折射率扰动模型施加折射率扰动，从而计算获得功率/温度与相变关系。

14:40-15:50｜有源模块原理介绍及典型案例仿真精讲

课程概要：本次内容聚焦光通信有源器件联合仿真，核心依托DDM有源模块，其仿真基于泊松、连续性、输运三大物理方程，搭配载流子复合、迁移率退化模型，精准模拟半导体器件特性。软件具备光电多求解器联合、计算高速高精度、支持SDK二次开发三大优势，可联动FDE、FDTD无源模块完成联合仿真。实操包含两大案例：马赫-曾德尔调制器采用DDM求解载流子分布，对接FDE分析折射率与光学损耗；垂直光电探测器先通过FDTD提取光生载流子速率，再经DDM仿真暗电流、光电流与器件带宽，完整演示稳态、交流小信号、瞬态等多模式仿真操作流程。

15:50-16:30｜AI Agent辅助建模介绍

课程概要：本课程围绕 Max-Optics 自研光学仿真生态展开，讲解 Max-Optics SDK 开发接口、MCP 工具协议架构与平台专属 AI 智能体建模流程。课程演示通过prompts，使用第三方agent进行SDK开发的coding建模过程，引导Agent自我迭代；实操自研 AI Agent 辅助建模功能，智能体直接操作GUI，完成参数化建模、运行、仿真数据分析等。兼顾开发人员与光学工程师需求，打通代码开发、自动化仿真、智能体建模全链路，帮助学员摆脱重复手动建模，提升光子、集成光学仿真研发效率，快速掌握智能化光学仿真工程落地方案。

• Ansys Lumerical设计与仿真软件1个月使用授权；

• Luceda Photonics设计软件1个月使用授权；

• MAX-OPTICS设计与仿真软件3个月使用权限。

• 培训费包括培训课程入场、午餐、培训电子版（7月31日后报名）和纸质版资料（7月31日前报名）。

• 本培训可与“初阶班”联报，联报学员可享受4300元/人的优惠价格。