توضیحات

آموزش جامع طراحی مدارهای مجتمع نوری (PIC Design)

نام دوره : Integrated Photonic Circuit Design with Nazca & KLayout

پیش‌نیازها

• دانش پایه‌ای برنامه‌نویسی پایتون (Python): درک مفاهیم اساسی مانند تعریف متغیرها، نوشتن توابع، حلقه‌ها و فراخوانی پکیج‌ها (نیاز به مهارت‌های پیشرفته کدنویسی نیست).

• آشنایی اولیه با مفاهیم فوتونیک و اپتیک: درک مقدماتی از پدیده‌های انتقال نور و توانایی پاسخ به سوالات بنیادین نظیر مفهوم موجبر نوری (Waveguide) و بازتاب کلی نور.

• رایانه شخصی متصل به اینترنت: قابلیت نصب و اجرای مفسر پایتون، ویرایشگر کد و نرم‌افزار KLayout روی سیستم‌عامل‌های ویندوز، لینوکس یا مک‌اواس.

• اشتیاق به طراحی سخت‌افزارهای نوری و میکروالکترونیک: تمایل به یادگیری فرآیندهای ساخت ادوات نیمه‌هادی و استانداردسازی چیدمان المان‌های فوتونیکی.

توضیحات:

چرا مهارت در طراحی مدارهای مجتمع فوتونیک (Silicon Photonics & InP PICs) به یکی از حیاتی‌ترین و پرتقاضاترین شایستگی‌های مهندسی در سطح جهان تبدیل شده است؟

با نزدیک شدن مدارهای الکترونیکی مسی به محدودیت‌های فیزیکی انتقال فرکانس و اتلاف حرارتی بالا، صنعت مخابرات و مراکز داده برای تامین پهنای باند سرسام‌آور به تراشه‌های نوری روی آورده‌اند. با این حال، تبدیل تئوری‌های الکترومغناطیس و معادلات ماکسول به یک ماسک ساخت معتبر و آماده تولید در فاندری، بدون تسلط بر ابزارهای استاندارد چیدمان نوری (Photonic Layout Tools) غیرممکن است.

این دوره تخصصی و پروژه‌محور توسط ماتیا کونتی (Mattia Conti)، مهندس ارشد و باسابقه فوتونیک صنعتی، با هدف آموزش جریان کامل کار طراحی تراشه‌های نوری تدوین شده است. شما در طول این برنامه یاد می‌گیرید که چگونه به جای طراحی دستی و پرخطا، با استفاده از فریم‌ورک پارامتریک و متن‌باز Nazca Design در زبان پایتون، اجزای اساسی تراشه‌ها مانند موجبرها، متصل‌کننده‌های جهت‌دار (Directional Couplers)، تداخل‌سنج‌های ماخ-زندر (MZI)، شیفترهای فاز و فوتودیودها را به صورت کامپوننت‌های ماژولار و قابل‌استفاده مجدد کدنویسی نمایید. سپس طرح‌های خود را وارد محیط KLayout کرده، با اجرای فرآیندهای بررسی انطباق با قوانین ساخت (DRC)، خطاهای طراحی را برطرف ساخته و فایل‌های بدون نقص GDSII را جهت ارسال به خطوط تولید نیمه‌هادی استخراج می‌کنید.

سرفصل‌های تخصصی و مهارت‌های کسب‌شده

• پایه‌گذاری مفاهیم لایه‌بندی فوتونیک و فریم‌ورک Nazca Design:

  • درک معماری پشته‌های لایه (Layer Stacks)، ماسک‌های نوری و تفاوت‌های طراحی فوتونیک با الکترونیک (عدم استفاده از زوایای تند، تلفات ناشی از خمش).

  • ساختار پایه‌ای Nazca Design و تعریف سلول‌ها، پین‌ها (Pins) و اتصالات خودکار موجبرها.

  • پارامتریک‌سازی هندسه قطعات جهت تغییر مقیاس سریع و بهینه‌سازی ابعاد المان‌های نوری.

• طراحی المان‌های فعال و غیرفعال مدار (Passive & Active Devices):

  • کدنویسی و مسیریابی موجبرهای نواری و ریب با حداقل تلفات انتشار و خمش.

  • ساخت اسپلیترهای نوری، تضعیف‌کننده‌ها، جفت‌کننده‌های جهتی و تداخل‌سنج‌های ماخ-زندر (Mach-Zehnder Interferometers).

  • جای‌گذاری و اتصال المان‌های شیفتر فاز حرارتی یا الکترواپتیکی و آرایه‌های فوتودیود.

  • طراحی تپرهای تبدیل مد (Spot Size Converters) و گریتینگ کوپلرها (Grating Couplers) برای تزریق و استخراج نور به فیبرهای نوری.

• ناوبری، بازبینی و آنالیز لایه‌ها در KLayout:

  • بارگذاری و تحلیل بصری ساختار ماسک‌ها در فرمت‌های صنعتی GDS/OASIS درون نرم‌افزار KLayout.

  • بررسی لایه‌های اچ، دوپینگ، متالیزاسیون و پدهای اتصال الکتریکی روی تراشه.

  • اندازه‌گیری دقیق ابعاد، اعتبارسنجی فواصل ایزولاسیون و کنترل اتصالات الکتریکی و اپتیکی.

• اجرای بررسی قوانین ساخت و اعتبارسنجی فاندری (DRC – Design Rule Checking):

  • تعریف و اجرای اسکریپت‌های DRC در KLayout متناسب با الزامات کارخانه‌های ساخت فوتونیک (PDK Rules).

  • شناسایی خطاهای هم‌پوشانی لایه‌ها، نقض حداقل عرض مجاز موجبرها، فواصل هوایی غیراستاندارد و اصلاح آن‌ها در کد پایتون.

  • تولید چک‌لیست‌های بازبینی نهایی پیش از نهایی‌سازی فایل ساخت تراشه (Tape-out).

• خروجی‌گرفتن استاندارد و مستندسازی پورتفولیو:

  • تولید فایل نهایی ساخت فرمت GDSII منطبق با استانداردهای PDKهای بین‌المللی.

  • مستندسازی فنی معماری مدار، تهیه نقشه‌های شماتیک و ایجاد نمونه‌کارهای صنعتی جهت ارائه به مراکز تحقیقاتی و شرکت‌های های‌تک.

چرا باید در دوره آموزش جامع طراحی مدارهای مجتمع نوری (PIC Design) شرکت کنید؟

• بهره‌گیری از ابزارهای کاملاً رایگان و متن‌باز صنعتی: یادگیری فرآیندی که بدون نیاز به لایسنس‌های چند ده‌هزار دلاری نرم‌افزارهای تجاری، امکان طراحی تراشه‌های آماده تولید را فراهم می‌کند.

• آموزش توسط مهندس باسابقه صنعت فوتونیک: انتقال تجربیات واقعی و چک‌لیست‌های کاربردی که مانع از شکست و هدررفت هزینه در فرآیند گران‌قیمت ساخت تراشه می‌شوند.

• تسلط بر پارادایم Layout as Code: یادگیری شیوه کدنویسی مدولار پایتون که ایجاد مدارها، آرایه‌ها و شبکه‌های نوری عظیم را فوق‌العاده سریع و خودکار می‌سازد.

• تجهیز به مهارتی نادر و پرتقاضا در مقیاس جهانی: باز کردن فرصت‌های استخدامی ویژه در شرکت‌های مخابرات نوری، هوش مصنوعی مبتنی بر نور و کامپیوترهای کوانتومی.

دوره آموزش جامع طراحی مدارهای مجتمع نوری (PIC Design) برای چه کسانی مناسب است؟

• دانشجویان تحصیلات تکمیلی و پژوهشگران فیزیک، اپتیک، مهندسی برق و نانوتکنولوژی: کسانی که می‌خواهند تئوری‌های نوری و مقالات خود را به تراشه‌های واقعی قابل اندازه‌گیری تبدیل کنند.

• مهندسان الکترونیک و نیمه‌هادی در حال گذار به حوزه فوتونیک: متخصصانی که قصد دارند تجربیات طراحی VLSI خود را به دنیای رو‌به‌رشد سیلیکون فوتونیک تعمیم دهند.

• محققان ارتباطات نوری، لایدار (LiDAR) و محاسبات کوانتومی: متخصصانی که نیازمند طراحی مدارهای تخصصی هدایت نور و ادوات درهم‌تنیدگی فوتونی هستند.

• اساتید و دستیاران آموزشی دانشگاهی: مدرسانی که به دنبال تدوین پروژه‌های عملی، در دسترس و مدرن دانشگاهی برای دانشجویان فوتونیک هستند.

بخشی از دوره :