作者：光纤在线编辑 刘铮博士
9/17/2025，，CPO光电合封是当前半导体和光通信行业的热点，在Ansys2025全球仿真大会上同样少不了CPO的话题。在12日会议第二天上午的论坛中有两场来自Ansys工程师的演讲先后聚焦这个话题，展示了Ansys多物理场仿真的强大能力。
Ansys半导体产品高级技术总监Teongming Cheah先生的开场致辞中提到一个数字，就是Ansys至今已经帮助客户累计完成175个3D IC的流片项目。这个数字说多不多，说少不少，一方面反映了Ansys从芯片到系统级别的多物理引擎，多阶段仿真能力，从概念，优化到签核Sign off的全流程能力，另一方面也说明其实3D IC在半导体领域还是新兴事物。
Ansys光学应用技术主管周铮的报告题目“CPO下硅光芯片设计与挑战”还有Ansys高级产品专家赵继芝的报告“3DHI中共封装光学CPO的多物理挑战和解决方案”围绕光，热，结构，电多物理场的仿真设计，特别是Ansys在已知CPO案例中的先进封装实践，让编辑对当前CPO的真实发展水平有了更好的认识。
台积电TSMC的COUPE硅光平台是最为吸睛的CPO实践，而周铮指出，在这个框架的实现中，Ansys的产品扮演了关键角色：光的IO是用Zemax设计，光子芯片用Lumercial设计，多Die的电源完整性signoff用RedHawk-SC和Totem，Die之间高频电磁仿真用RaptorX，整个异质系统的热管理用RedHawk-SC Electrothermal。这些产品中周铮最擅长的是Lumercial，这里面包括三个重要工具：用于光子芯片核心器件设计的FDTD/MODE/Multiphysics, IC级的模拟器INTERCONNECT，以及面向光子PDK的紧凑模型工具CML Compiler。这些产品的结合，在硅光芯片设计的几乎每一个环节都可以发挥作用。比如硅光设计中重要的边缘耦合环节，Lumercial提供了有限差分本征模式求解FDE和本征模式扩展求解EME两种工具，可以准确计算耦合损耗。同样在垂直光纤到芯片耦合中，Lumercial和Zemax的结合，通过ZBF数据交换，实现了微观和宏观级别光学设计的结合。进一步结合optiSLang还可以实现仿真自动化和优化流程。周铮最后的结论是，Ansys提供了面向PIC和CPO设计的最好的模拟工具，涵盖了除器件级别设计之外的CPO/PIC设计全流程。
赵继芝女士有着和流片厂打交道的丰富经验。她告诉听众，CPO面对的主要挑战就是不同器件间的多物理场的耦合。CPO的3DHI（异质集成）设计本身就是多物理场实现的范例。电磁的部分有电源完整性，ESD分析，电磁场建模，信号完整性，热的部分也有完整性和边界条件分析等，结构部分也是结构完整性分析。Ansys的电子桌面工具（AEDT） HFSS+RaptorX+Q3D Extractor提供了完整的电磁分析能力。RedHawk-SC ，Totem-SC，RedHawk-SC-ET，Icepak等提供了多尺度的电、热分析能力。
两位Ansys工程师的介绍让编辑对Ansys琳琅满目的仿真分析工具印象深刻。AI工具给出的说法是，Ansys提供了一个为CPO这类尖端技术量身定制的、覆盖“电-热-力-光”的完整多物理场仿真生态系统。 其主要产品包括：
• 电磁与SI/PI：HFSS, SIwave, Circuit, RaptorX
• 热管理：RHSC-ET, Icepak
• 结构力学：Mechanical
• 光学：Zemax
• 光子学：Lumerical
• 协同平台：AEDT, Workbench, optiSLang
一段时间以来，编辑一直对CPO真实实现的可能性存在疑问。但是听完Ansys这些介绍，编辑不禁在想，今天的设计工具的发展也许可以克服CPO发展天然存在的许多难题，多物理场的仿真设计，有望为CPO发展带来光明的前景。
