賽孚電路專業(yè)生產(chǎn)PCB多層板，HDI板，軟硬結(jié)合板，光模塊PCB板。

光模塊PCB和光器件的仿真屬于高速串行數(shù)據(jù)鏈路（high speed serial data link）仿真的一個(gè)小分支，涉及的東西相對(duì)比較少，一般只要能扎實(shí)的練習(xí)一個(gè)光模塊仿真例子，不管是QSFP28還是CFP2的，其他類型模塊的仿真都能應(yīng)付，畢竟模塊里面的東西都是大同小異。稍微要注意的是，光器件的仿真設(shè)計(jì)到光電轉(zhuǎn)換（EO\OE），如何在仿真上準(zhǔn)確的復(fù)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換過(guò)程，就需要一些經(jīng)驗(yàn)的積累。

下圖是總結(jié)的光模塊PCB和光器件級(jí)聯(lián)仿真需要掌握的知識(shí)，主要分三大塊，一是軟件操作的知識(shí)，雖然仿真的東西不多，用的軟件卻不少，有五個(gè)；第二是關(guān)于PCB（含F(xiàn)PC）仿真的內(nèi)容，主要是PCB的導(dǎo)入和裁剪簡(jiǎn)化，以及PCB上常見阻抗不連續(xù)性結(jié)構(gòu)的優(yōu)化仿真；第三是光器件的仿真，主要是評(píng)估器件的EO和OE響應(yīng)帶寬、眼圖等，“利用芯片外圍封裝來(lái)改善器件的性能”是這一節(jié)很重要的思想。

先來(lái)看看仿真用到的5個(gè)軟件，分別是HFSS、HFSS 3D Layout、Q2D\Q3D和circuit simulator，涵蓋電磁場(chǎng)和電路分析軟件，場(chǎng)路協(xié)同仿真已經(jīng)是一種很流行的趨勢(shì)了。建議大家升級(jí)到最新的軟件版本，因?yàn)樾掳姹镜能浖呀?jīng)引入了很多重要的功能，比如直接在HFSS中使用S parameter model、支持PAM4仿真，支持寬帶掃描等。各軟件的功能就不介紹了，網(wǎng)上資料很多，在仿真的過(guò)程中，要靈活交叉使用這幾個(gè)軟件，節(jié)省建模和求解時(shí)間，進(jìn)而減輕自己的工作量。

第二，關(guān)于光模塊PCB的仿真，只要能掌握下面7個(gè)基本互連結(jié)構(gòu)的優(yōu)化仿真，你就出師了，接下來(lái)的任務(wù)就是做校準(zhǔn)測(cè)試板，來(lái)提升你仿真模型的準(zhǔn)確度。

第三、光器件的仿真，重中之重，要拿到芯片的等效電路模型，沒有這個(gè)模型，器件的仿真也就失去了靈魂。有了這個(gè)模型，就可以將器件里面所有跟高頻相關(guān)的封裝S參數(shù)提取出來(lái)做級(jí)聯(lián)仿真觀察眼圖和帶寬，當(dāng)然你也可以直接import hfss或Q3D model，不用額外提取S參數(shù)。還是那句話，封裝有時(shí)候?qū)π阅苡绊懞艽螅貏e注意外圍封裝的設(shè)計(jì)。另外仿真出來(lái)的響應(yīng)帶寬要平坦，不能有過(guò)大的ripple，而且好的帶寬一定是對(duì)應(yīng)好的眼圖，反之亦然，如果對(duì)應(yīng)不上，肯定是仿真模型用得不到位。

以上即是光模塊PCB和光器件級(jí)聯(lián)仿真需要掌握的知識(shí)，跟芯片的封裝以及板級(jí)PCB比起來(lái)，東西要少很多，而且由于光模塊仿真重復(fù)的東西很多，因此要將經(jīng)常用到的模型慢慢積累，變成自己的通用模型，后面再仿真，只需要隨用隨調(diào)即可，不需要每次都去重復(fù)上一次的仿真工作，下圖是個(gè)人的一些仿真模型分類，供參考。

無(wú)源通道（passive）的仿真通常要占據(jù)大部分的工作時(shí)間，我們先從無(wú)源仿真開始來(lái)介紹下使用ANSYS AEDT來(lái)仿真光模塊的基本流程。純無(wú)源的仿真主要是優(yōu)化和提取阻抗不連續(xù)結(jié)構(gòu)、封裝、PCB走線的S參數(shù)、調(diào)整通道阻抗，最終的目標(biāo)是讓通道的反射和串?dāng)_最小，帶寬足夠大。 

無(wú)源通道的仿真分layout前仿真和layout后仿真，請(qǐng)參考下面紅黑箭頭指示方向，都是從PCB的導(dǎo)入開始的，layout前仿真是在HFSS 3D layout中，將各阻抗不連續(xù)結(jié)構(gòu)（金手指、過(guò)孔、耦合電容、pcb和fpc的interface等）裁剪出來(lái)，然后export至HFSS中進(jìn)行局部的優(yōu)化，待優(yōu)化好了之后，將相應(yīng)的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)導(dǎo)給layout工程師，讓他修改PCB。這里為什么不直接在HFSS 3D layout中進(jìn)行優(yōu)化呢，因?yàn)?D layout畫圖能力比較弱，盡管可以參數(shù)化設(shè)置一些變量，但是遠(yuǎn)不如在HFSS中優(yōu)化方便，因此局部的優(yōu)化都建議在HFSS中進(jìn)行，其他的光器件和高速submount的仿真也需要在HFSS中進(jìn)行。

但是layout后仿真我建議直接在3D layout中完成，當(dāng)然你用HFSS也完全可以應(yīng)付此工作，只不過(guò)又來(lái)一遍模型的導(dǎo)進(jìn)導(dǎo)出，相對(duì)比較繁瑣。在3D layout中，將需要分析的net裁剪出來(lái)后，你可以導(dǎo)入3d component，光模上常見的就是QSFP28 connector、SFP+ connector以及SMA轉(zhuǎn)接頭這些，這樣就可以進(jìn)行整個(gè)無(wú)源通路的仿真了，而且利用3d layout的phi mesh，在網(wǎng)格剖分上可以節(jié)省一點(diǎn)時(shí)間，畢竟layout后仿真，模型都比較大了，30萬(wàn)以上的網(wǎng)格數(shù)很常見。

無(wú)源仿真性能調(diào)整的差不多以后，就要進(jìn)行整個(gè)TX和RX通道的級(jí)聯(lián)仿真，屬于有源仿真，需要觀察通道的電壓、電流波形、眼圖以及EO/OE響應(yīng)帶寬等，下面是一個(gè)DML模型發(fā)射通道的整體仿真總結(jié)圖示，也有一些細(xì)節(jié)需要自己小心處理，請(qǐng)參考下圖中的文字說(shuō)明。

上面即是光模塊PCB和光器件仿真概述，要仿真的東西不多，要小心處理的地方卻也不少，以上內(nèi)容，只是我個(gè)人經(jīng)驗(yàn)的一些總結(jié)，有錯(cuò)誤的地方，請(qǐng)多包涵，謝謝！

以下文章來(lái)源于ANSYS老兵 ，作者劉星925