Два года назад в НТИ рассказали о программном обеспечении Difra, предназначенном для полного цикла разработки и проектирования фотонных интегральных схем. Российских аналогов такого программного обеспечения в России не было. А между тем, фотонные интегральные схемы используются во многих окружающих нас устройствах: в высокоскоростном интернете, в гаджетах. Существование российского ПО делает все технологии и технику доступнее каждому жителю страны. В 2021 году команда представила свой проект на акселераторе “Архипелага 2121”, и в том же году Difra был признан лучшим в номинации «Прорыв в разработке новых материалов и технологий» премии “Технологический прорыв”. Что произошло с проектом за прошедшие два года, на каком этапе находится разработка сейчас, и когда нам ждать ее широкого внедрения, рассказал его руководитель Борис Лихачев.
Что это и кому это нужно?
Фотонная интегральная схема – это устройство, обрабатывающее оптический сигнал. Использование света в качестве носителя полезного сигнала позволяет увеличить скорость передачи и обработки данных при существенно меньшем энергопотреблении по сравнению с классическими электрическими микросхемами. К системам, которые могут быть построены на основе ФИС можно отнести сенсорные системы, носимые гаджеты, считывающие параметры здоровья и системы связи для беспилотного транспорта всех видов. Они собираются по принципу Лего, как, например, сейчас из электронных интегральных схем собирают электронные устройства. При этом для разных задач типы ФИС будут отличаться. Уже сейчас фотонные интегральные системы находят широкое применение, например, в телекоммуникациях, при развертывании систем высокоскоростного подключения к интернету.
“Разработка фотонных интегральных схем представляет собой комплексный процесс, включающий в себя разработку отдельных элементов ФИС, объединение их в единую систему и разработку маски – эскиза будущей ФИС. Изготовление схемы является технологически сложным и дорогостоящим процессом, поэтому чем более полное и сложное моделирование ФИС можно выполнить, тем больше средств и времени получится сэкономить. Мы решили разработать программное обеспечение, которое бы позволяло с помощью численного моделирования пройти все стадии проектирования и разработки, начиная от поперечного сечения волновода и заканчивая анализом характеристик самой ФИС”, – рассказал Борис Лихачев.
Как развивался проект?
Работа над проектом велась с июня 2021 года. При этом, лидер проекта, отмечает, что на разработку программного кода и проектирование архитектуры уходит только 30% времени. Остальное занимает поиск подходящих методов решения расчетных задач, их тестирование, прототипирование и написание документации.
Сейчас уже готова версия, позволяющая спроектировать пассивные элементы. Это покрывает 90% существующих потребностей. ПО содержит:
- набор расчетных модулей, каждый из которых подходит для определенного этапа проектирования
- базу данных материалов, используемых в фотонике
- функционал для анализа результатов моделирования
Все это объединено в единый понятный пользовательский интерфейс. Так, клиенты могут сэкономить время, затраченное на разработку, поскольку им не придется подстраиваться под различные программные продукты, переносить и согласовывать результаты между отдельными программами. Демо-версию можно будет запросить для использования с мая-июня 2023 года.
“Мы стали взаимодействовать с ЦК НТИ «Фотоника», поскольку он консолидирует вокруг себя игроков, занимающихся фотоникой. Для нас было интересно и важно узнать, какие потребности есть у участников консорциума в области проектирования и разработки ФИС, чтобы в процессе разработки нашего ПО ориентироваться на эту информацию. Кроме того, мы приняли участие в Архипелаге-2121. Это отличная площадка, где мы смогли заявить о своем проекте, получить обратную связь и полезные советы от кураторов акселератора”, – отметил Лихачев, добавив, что сейчас в проекте заинтересованы как минимум три производителя, больше десятка проектных бюро и учебных заведений.
Почему сейчас это важно?
На сегодняшний день в России нет аналогичных ПО, поэтому разработка фотонной интегральной системы происходит на зарубежных программах. Процесс проектирования ФИС включает в себя:
- определение оптического материала;
- расчет параметров отдельных элементов;
- “сборку” из этих элементов оптической системы на виртуальном кристалле;
- формирование файла маски (рисунок, который в процессе производства проецируется на пластину)
“В 2022 году мы создали расчетные модули формирования геометрии, визуализации результатов, позволяющие рассчитать основные пассивные элементы. Это позволяет решать 90% задач клиентов, связанных с проектированием фотонных интегральных схем от расчета отдельных элементов до формирования файла маски для производства”, – отметил Лихачев.
Команда продолжает работу над проектом: в ближайшее время появится модуль расчета кольцевых резонаторов, дорабатывается пользовательский интерфейс. Также в планах создание готовых библиотек производителей ФИС, схемное моделирование, моделирование активных элементов и некоторые другие возможности.
Источник: Яндекс.Дзен
Свежие комментарии