1. O Fluxo de Automação de Projeto (EPDA)
O desenvolvimento de circuitos integrados fotônicos (PICs) em escala industrial exige um fluxo metodológico rigoroso que elimina a intervenção manual e garante que o chip fabricado obedeça com fidelidade absoluta às simulações eletromagnéticas:
- Especificação e Esquemático: Definição da topologia e das conexões lógicas entre componentes ópticos e elétricos.
- Simulação Circuital Compacta: Avaliação em nível de sistema através de matrizes de espalhamento [S] no
SAX ou Simphony.
- Síntese Paramétrica de Leiaute: Geração determinística de polígonos e roteamento em Python utilizando
gdsfactory.
- Verificação Física (DRC e LVS): Checagem de regras litográficas (larguras, gaps, densidade CMP) e correspondência esquemático-leiaute no
KLayout.
- Tape-out: Exportação do retículo em formato binário GDSII / OASIS e envio para a fundição.
2. O Modelo de Negócios Multi-Project Wafer (MPW)
Um conjunto completo de fotomáscaras industriais DUV pode custar centenas de milhares de dólares. O modelo Multi-Project Wafer (MPW) democratiza a fabricação compartilhando o custo das máscaras entre dezenas de clientes em uma mesma lâmina comercial de $200\text{--}300\,\text{mm}$:
| Fundição Comercial |
Localização |
Plataforma Principal |
Dimensão Mínima |
Recursos Especiais |
| AMF |
Singapura |
SOI 220 nm e SiN |
$130\,\text{nm}$ |
Dupla camada Si, aquecedores TiN, acoplamento de borda de baixa perda |
| IMEC |
Bélgica |
iSiPP50G SOI |
$65\text{--}90\,\text{nm}$ |
Moduladores 50G, fotodetectores Ge rápidos, metalização dupla M1/M2 |
| AIM Photonics |
EUA |
SOI 220 nm / SiN |
$90\,\text{nm}$ |
Integração 3D com interposer elétrico, lasers III-V heterogêneos |
| Applied Nanotools (ANT) |
Canadá |
E-beam Lithography |
$60\,\text{nm}$ |
Prototipagem rápida em 6 a 8 semanas, ideal para validação acadêmica |
3. Problemas Resolvidos de Engenharia
Enunciado: Um teste cut-back possui espirais com comprimentos $L_1 = 1{,}0\,\text{cm}$, $L_2 = 2{,}5\,\text{cm}$ e $L_3 = 5{,}0\,\text{cm}$. A atenuação medida foi $9{,}5\,\text{dB}$, $12{,}2\,\text{dB}$ e $16{,}7\,\text{dB}$. Determine a perda de propagação em $\text{dB/cm}$ e a perda por acoplador de grade.
Solução:
1. Atenuação de propagação: $\alpha = \frac{16{,}7 - 9{,}5}{5{,}0 - 1{,}0} = \frac{7{,}2\,\text{dB}}{4{,}0\,\text{cm}} = 1{,}80\,\text{dB/cm}$.
2. Perda dos acopladores: $2 \times \text{IL}_{\text{GC}} = 9{,}5 - (1{,}8 \times 1{,}0) = 7{,}7\,\text{dB} \implies \text{IL}_{\text{GC}} = 3{,}85\,\text{dB/acoplador}$.
Enunciado: Uma janela de $100 \times 100\,\mu\text{m}^2$ contém $180\,\mu\text{m}^2$ de guias de silício (densidade de $1{,}8\%$). A fundição exige densidade mínima de $25\%$. Quantos blocos flutuantes (dummy tiles) de $2 \times 2\,\mu\text{m}^2$ devem ser adicionados?
Solução:
Área mínima de $25\%$: $2500\,\mu\text{m}^2$. Área a preencher: $2500 - 180 = 2320\,\mu\text{m}^2$.
$$N_{\text{tiles}} = \frac{2320\,\mu\text{m}^2}{4\,\mu\text{m}^2} = 580 \text{ blocos de silício}$$
🎓 Parabéns! Conclusão do Curso de Fotônica Integrada
Você completou com êxito os 11 módulos curriculares do curso de Fotônica Integrada do IN-Foton & UFES sob a coordenação do Prof. Marcelo Segatto.
Agora você domina desde as equações fundamentais de Maxwell e os métodos numéricos computacionais (FEM, FDTD, EME) até a síntese de fotomáscaras industriais GDSII e a submissão para fundições internacionais no modelo Multi-Project Wafer.