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Max-Optics产品手册(光电集成芯片仿真设计软件)

Max-Optics产品手册(光电集成芯片仿真设计软件) 上海曼光信息科技有限公司
2025-02-20
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上海曼光信息科技有限公司
产品介绍


Introduction
公司介绍


上海曼光信息科技有限公司是一家光电集成芯片全流程仿真设计工具和芯片测试方案提供商,主要业务涵盖仿真设计软件和芯片测试系统两大板块。专注于光电集成芯片、PLC 集成芯片、半导体激光器、硅光、超材料、光学传感等领域仿真设计工具与解决方案的研发与服务。公司提供CPU/GPU混合硬件加速、全云架构仿真平台等高性能计算解决方案,助力客户产品的研发。


公司技术和研发实力雄厚,参与了科技部重点研发计划,科技部攻关项目,工信部高质量发展专项,2022 年被认定为高新技术企业、软件企业,2023 年被认定为上海市专精特新中小企业,2024年入驻上海市博士后创新实践基地。


















Overview
业务介绍

以“云端平台”为基础,为光电应用行业提供设计软件、设计服务、测试设备、测试服务。

Products
产品介绍

Max-Optics Studio是功能强大的光电集成芯片仿真设计套件,包含FDTD/EME/BPM/RCWA等多种光场仿真模块以及 DDM载流子迁移扩散电学仿真模块和Laser半导体激光器模块,并具备时域与频域光链路仿真能力,为用户在不同应用场景下提供全流程设计仿真解决方案。


产品形



01
FDTD

FDTD(时域有限差分方法)是一种广泛应用于微纳光子器件仿真的通用方法,能够精确模拟色散材料和各向异性材料在不同波段下的电磁波传播及相互作用。FDTD 模块支持光子集成器件设计与优化、参数扫描、逆向设计,并支持脚本建模仿真,方便用户创建复杂结构并处理仿真数据。

Max-Optics 自主研发的 GPU 加速仿真功能能够将 FDTD 仿真效率提高十倍以上,极大地缩短仿真设计的周期,同时支持云上计算资源调用,帮助企业节约成本以及仿真项目灵活推进。



功能特点

仿真精度
Max-Optics Studio 的模拟精度已达到业界先进水平,与全球市场的行业领导者媲美。通 过 对 典 型 器 件 进 行 模 拟 比 较,Max-Optics Studio 与 竞 品 软 件 在 相 同 网 格 精 度 下的FDTD 仿真结果传输率偏差小于 0.01,部分器件的仿真结果与实测数据更为接近;同时,仿真中的非物理反射低于-60 dB。

02
EME

EME(本征模展开)模块适用于大尺寸或周期性结构集成光子器件仿真,能够高效抽取电磁场场分布和传播特性。该算法将器件结构分段处理,通过求解每个均匀段的特征模式并依次计算截面传输矩阵,最终获取整个器件的传输特性。该模块支持快速波长扫描、结构长度扫描,能够帮助用户快速迭代、优化器件,完成设计指标。


03
BPM

BPM(波束传播法)基于亥姆霍兹方程的近似频域求解,能够显著加快大尺寸器件的仿真速度。该模块适用于仿真大尺寸、长距离、低折射率差、结构变化缓慢、低反射的光学器件。BPM 支持标量、半矢量和全矢量三种仿真模式,帮助工程师灵活应对不同复杂程度的设计任务。

功能特点

04
RCWA

RCWA(严格耦合波分析)模块通过将结构和电磁场分布进行平面波展开,实现精确且快速地计算周期性结构的透射、反射和衍射特性。该模块广泛应用于各种周期性结构模型的仿真,包括光子晶体、微透镜、衍射光栅、等离子体结构等,是周期性结构仿真的最佳工具。并且可以与 FDTD 等全波仿真模块联合,实现超表面、超透镜等结构的精确模拟。

功能特点


05
DDM

DDM(载流子漂移扩散分析)模块是用于分析半导体器件电势分布、载流子分布的仿真工具,为光电集成有源器件的设计提供高效、可靠的一站式解决方案。该模块支持常见光电集成芯片材料,包括 Si、Ge、LiNbO3 等;支持稳态、小信号(电、光)和瞬态求解方法;支持提取电势分布、电流密度、RC 等频、时域响应的多种电学特性。该模块可与 FDTD、FDE 等光学分析模块、半导体工艺仿真模块结合,实现硅基电光调制器、Ge-Si 探测器以及铌酸锂调制器等器件的精确模拟。

功能特点


06
Laser

Laser模块是全栈自研的半导体激光器求解器,支持多段式边发射激光器直流、交流以及噪声特性的仿真求解;支持 kp method 求解量子阱能带结构和增益谱、FDE方法求解任意波导结构的波导模式以及任意形貌光栅的耦合系数、时域行波模型求解纵向腔自洽模式,处理空间烧孔效应,为用户提供激光器可测量参数的仿真解决方案。


功能特点

  • 严格的物理模型:基于 kp 模型的量子阱增益,载流子-增益-光子的自洽关系;
  • 灵活的参数模型:支持纯物理模型,经验参数模型和测试参数的混合仿真;
  • 片段式仿真流程:支持用户自定义的片段式仿真;
  • 激光器参数提取:提供激光器测试以及设计参数提取服务,以实际测试数据校准仿真模型。

多段式纵向建模


器件模型全物理参数提取


切片式流程


07
Circuit

Circuit 模块是一款高效的集成光子链路仿真工具,能够对多种调制格式、各种规模的链路进行频域、时域 sample 以及时域 block 仿真。支持回显后处理,能够在链路仿真结束后,添加示波器,修改示波器参数,并独立进行结果分析,节省仿真时间。Circuit也支持多层级结构和光 S 参数仿真,能够快速对器件仿真结果进行系统验证。


Highlights
产品亮点

FDTD 算法 GPU 加速技术

FDTD 算法精度高,但计算量大,即使采用多线程 CPU 并行加速,很多模型依然需要数小时甚至数天才能完成,GPU 的浮点计算能力远高于 CPU,适合进行 FDTD 并行计算。

Max-Optics 研发的 FDTD 算法 GPU 加速技术,通过更高效率的线程管理以及访存规划,充分利用 GPU 众核心资源,将 FDTD 运算速度提升十倍以上。
在 10 张 GPU 卡的服务器平台上,FDTD 计算速度可达 80000Mcells/s 以上,与 40 核CPU 相比达到百倍以上速度提升,加速效果国际领先。


Curve Mesh网格技术

Max-Optics 先进的 3D Curve Mesh 网格技术可在使用六面体网格情况下对曲面(曲线)结构进行精确等效,在降低网格密度的条件下,不丢失运算精度,进而提高效率。


Resources
学习资源

B站教学视频

Knowledge Base(官网)

Help文档(软件内置)


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【声明】内容源于网络
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上海曼光信息科技有限公司
依托山东大学科研团队力量,凭借坚实的电磁场仿真与分析理论与技术基础,以及完备的自动化设备设计与制造、软件设计与开发能力研发出覆盖微波及光学频段的电磁场可视化软硬件产品,为客户提供完善的电磁场相关的仿真、设计、分析、测量解决方案。
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上海曼光信息科技有限公司 依托山东大学科研团队力量,凭借坚实的电磁场仿真与分析理论与技术基础,以及完备的自动化设备设计与制造、软件设计与开发能力研发出覆盖微波及光学频段的电磁场可视化软硬件产品,为客户提供完善的电磁场相关的仿真、设计、分析、测量解决方案。
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