Ansys 作為一間多物理場解決方案公司，透過整合 Ansys HFSS、Ansys Lumerical 與 Ansys Mechanical，並結合高效能運算（HPC），提供完整的元件設計能力。此架構使工程師能透過耦合光學、電學、熱學與結構力學模擬，高效率地開發與最佳化光子（矽光子）晶片。

Ansys 提供完整的多物理場解決方案，用於矽光子晶片的設計與開發，整合 Ansys HFSS、Ansys Lumerical 與 Ansys Mechanical。隨著高效能運算（HPC）推動 Co-Packaged Optics（CPO）技術的快速發展，光子引擎需要高速電光元件，例如行波式 Mach–Zehnder 調變器（TW-MZM），以實現高頻寬、低功耗的光互連。

透過將電磁、光學、熱學與結構模擬整合於統一工作流程中，Ansys 使工程師能精確設計、分析並優化 TW-MZM 的性能，同時縮短開發時間並提升元件可靠性。

作為案例研究，本研究模擬了一個用於矽光子應用的高速行波式 Mach–Zehnder 調變器（TW-MZM）。透過 HP Z8 Fury G6i Workstation 的高效能運算能力，模擬效率顯著提升，使設計迭代更快速並縮短開發週期。

透過 Ansys 多物理場模擬工具與高效能運算的整合，工程師能以更高速度、準確性與可靠性，加速 CPO 與 HPC 應用高速矽光子元件的開發。

使用搭載 Ansys 的 HP Z8 Fury G6i Workstation，顯著提升光學模擬的計算效能。該工作站支援Intel CPU 處理器，為複雜多物理場模擬提供強大運算能力。

當與 Ansys 解決方案整合後，此平台進一步強化高效能運算能力，加速模擬流程，並提升矽光子與 CPO 應用的工程效率。

三角網格（triangular mesh）是一種非結構化離散化方法，廣泛應用於數值模擬中，用於將複雜幾何拆分為小型三角元素進行近似分析。

此方法是有限元素分析（FEA）與全波電磁模擬的基礎技術，常見於 Ansys HFSS 與 Ansys Mechanical。

隨著 Co-Packaged Optics（CPO）市場快速成長，光子引擎設計的重要性日益提升。在微觀尺度下，Ansys HFSS 可用於高速光子調變器中金屬電極結構的先進模擬，支援射頻與光學速度匹配、阻抗匹配與訊號完整性優化，以確保高速調變性能。此外，本測試亦針對不同 CPU 核心配置進行模擬效能評估，使用 HP Z8 Fury G6i Workstation 展現其高效能運算能力，並加速設計迭代流程。

在 Ansys Mechanical 中，本研究評估晶片層級熱機械耦合對光子引擎高速元件的影響。

此共模擬方法可分析溫度分佈與熱應力變化。同時，本研究利用 HP Z8 Fury G6i Workstation 的 CPU 性能，對不同核心配置進行基準測試，進一步提升多物理場模擬效率。

模擬結果顯示 HP Z8 Fury G6i Workstation 具有優異的 CPU 擴展性。

在 Ansys HFSS 測試中（8–24 核心），執行時間由 260 分鐘降至 70 分鐘，在 24 核心時達到約 3.7× 加速。

在 Ansys Mechanical 測試中（8–24 核心），計算時間由約 150 分鐘降至 75 分鐘，在 24 核心時達到約 2× 加速，且在各核心數間呈現穩定擴展性。整體而言，增加 CPU 核心數可顯著提升矽光子與 CPO 工作流程中的多物理場模擬效率。

1.ANSYS Lumerical and HFSS capabilities in modeling a travelling waveguide modulator are combined with optiSLang to provide powerful optimization capabilities for finding designs with the best performance.

https://optics.ansys.com/hc/en-us/articles/4403299362195-Optimizing-Traveling-Wave-MZM-optiSLang-Interoperability

2.Orchestrate and automate your simulation toolchains and connect to state-of-the art optimization algorithms to perform parametric design studies and better understand your designs.

https://www.ansys.com/products/connect/ansys-optislang

3.The applications of Ansys products and the ways they solve problems are limitless. Regardless of the industry or use case, Ansys is dedicated to optimizing your design process, reducing costs, and accelerating time to market.

https://www.ansys.com/applications

4. HP Z Workstations & Solutions

Power through your heaviest workloads with high-performance workstation computers, including AI-enhanced1 laptops, desktops, monitors and solutions.

https://www.hp.com/tw-zh/workstations/desktop-workstation-pc.html