Silvaco TCAD 2024 طراحی نیمه رسانا و تراشه

Silvaco TCAD یک مجموعه نرم افزاری پیشرفته برای شبیه‌سازی و طراحی سامانه های نیمه‌رسانا و فناوری‌های ساخت تراشه است. این پلتفرم امکان مدل‌سازی فرآیندهای ساخت (Process Simulation) و شبیه‌سازی رفتار الکتریکی و فیزیکی ادوات نیمه‌رسانا (Device Simulation) را با دقت بالا فراهم می‌کند. نرم افزار Silvaco TCAD قادر است اثرات فیزیکی پیچیده نظیر انتقال بار، نفوذ دوپینگ، شکست دی‌الکتریک، اثرات کوانتومی و فرآیندهای گرمایی را تحلیل کند و دید دقیقی از عملکرد قطعات پیش از تولید واقعی ارائه دهد.

همچنین نرم افزار Silvaco TCAD در صنعت نیمه‌رسانا برای توسعه فناوری‌های CMOS، حافظه‌ها، ترانزیستورهای قدرت، دیودها، ادوات نوری-الکترونیکی و نسل‌های جدید فناوری مانند FinFET و GAAFET به‌طور گسترده استفاده می‌شود. این نرم افزار با ترکیب شبیه‌سازی دو و سه‌بعدی، مدل‌های پیشرفته فیزیکی و قابلیت یکپارچه‌سازی با محیط‌های طراحی مدار (EDA)، به مهندسان اجازه می‌دهد چرخه طراحی و توسعه فناوری را کوتاه کرده و هزینه‌های آزمایش و تولید نمونه را به‌شدت کاهش دهند.

علاوه بر این، Silvaco TCAD به واسطه ماژول‌های تخصصی خود، امکان تحلیل جامع قابلیت اطمینان، پایداری و اثرات گذرای دستگاه‌ها را نیز فراهم می‌آورد. این نرم افزار با مدل سازی شرایط کاری شدید مانند دماهای بالا، میدان‌های الکتریکی قوی و پدیده‌های شکست، به طراحان اجازه می‌دهد طول عمر و عملکرد واقعی ادوات نیمه رسانا را در کاربردهای صنعتی و نظامی پیش بینی کنند. ترکیب این قابلیت‌ها با انعطاف پذیری در تعریف فرآیندها و مواد، باعث شده است Silvaco TCAD به عنوان یک مرجع علمی و صنعتی در تحقیق و توسعه فناوری‌های نیمه رسانا مورد استفاده گسترده قرار گیرد.

ماژول های نرم افزار TCAD

• Victory Process : نرم افزار شبیه‌سازی فرآیندهای ساخت نیمه‌رسانا شامل کاشت یون، اکسیداسیون، لایه‌نشانی (CVD/PVD)، لیتوگرافی و اچینگ، با امکان تحلیل سه‌بعدی تغییرات پروفایل دوپینگ و ساختارهای پیچیده.

• Victory Device : ابزار شبیه‌سازی فیزیکی ادوات نیمه‌رسانا در دو و سه‌بعد، شامل مدل‌سازی جریان حامل‌ها، شکست دی‌الکتریک، اثرات گرمایی، کوانتومی و نوری در ادواتی مثل MOSFET، IGBT، دیود لیزری و فوتودیود.

• Victory Mesh : ماژول تولید مش‌های دو و سه‌بعدی با قابلیت کنترل دقیق تراکم و بهینه‌سازی برای حل معادلات پیچیده PDE در شبیه‌سازی‌های TCAD.

• Victory Atomistic : محیط شبیه‌سازی در مقیاس نانو و اتمی برای بررسی اثرات کوانتومی، انتقال بار در نانوسیم‌ها، گرافین، نقاط کوانتومی و ادوات نسل بعدی مانند FinFET و GAAFET.

• Victory RCx (Parasitic Extraction) : ابزار استخراج دقیق پارامترها مانند مقاومت، ظرفیت و القا از هندسه سه‌بعدی تراشه و بین‌اتصالات، برای آنالیز اثرات پارازیتی روی کارایی مدارات.

• Victory Visual : نرم افزار ویژوالیزیشن و پس‌پردازش نتایج شبیه‌سازی سه‌بعدی، شامل نمایش پروفایل دوپینگ، خطوط جریان، توزیع میدان الکتریکی و نقشه‌های حرارتی.

• Victory DoE (Design of Experiments) : ابزار طراحی آزمایش‌ها برای شبیه‌سازی پارامتریک، بهینه‌سازی فرآیند و استخراج حساسیت متغیرها بر نتایج نهایی.

• Virtual Wafer Fab (VWF) : پلتفرم شبیه‌سازی کارخانه ویفر مجازی که کل چرخه تولید نیمه‌رسانا را مدل‌سازی می‌کند و امکان بهینه‌سازی همزمان فرآیند و طراحی ادوات را فراهم می‌سازد.

ابزار DeckBuild

DeckBuild یک پلتفرم رابط کاربری گرافیکی (GUI) مدرن برای تعریف، اجرا و اشکال‌زدایی فایل‌های شبیه‌سازی (decks) در سیستم Silvaco TCAD است. این ابزار با محیط بصری کاربرپسند به همراه امکاناتی مانند اجرای گام‌به‌گام خطوط شبیه‌سازی، مشاهده خطا به‌روزشده، و استخراج قدرتمند مقادیر با دستور extract، فرآیند توسعه TCAD را تسهیل می‌کند. DeckBuild شامل مجموعه‌ای غنی از مثال‌های آماده برای مواد و فناوری‌های مختلف است که باعث می‌شود کاربران خیلی سریع به تولید نتایج برسند. افزون بر این، امکان اجرای دستورات طراحی آزمایش (DOE)، کنترل اجرای شبیه‌سازی‌ها با ورودی‌های متغیر و اتصال مستقیم به ابزارهای پس‌پردازش مثل TonyPlot نیز فراهم است، که مدیریت نمونه‌سازی پارامتریک در تحلیل TCAD را قدرتمند می‌سازد

قابلیت‌های نرم افزار Silvaco TCAD

• شبیه‌سازی فرآیند ساخت نیمه‌رسانا شامل کاشت یون، اکسیداسیون، لایه‌نشانی و لیتوگرافی (Semiconductor process simulation)
• تحلیل فیزیکی و الکتریکی دستگاه‌های نیمه‌رسانا (Semiconductor device simulation)
• شبیه‌سازی دو بعدی و سه بعدی ساختارهای پیچیده (2D/3D device modeling)
• مدل‌سازی اثرات کوانتومی و وابستگی دمایی (Quantum & thermal effects modeling)
• شبیه‌سازی ترانزیستورهای FinFET، SOI و فناوری‌های پیشرفته (Advanced transistor simulation)
• تحلیل فرآیندهای نفوذ و توزیع دوپینگ (Doping & diffusion analysis)
• طراحی و بهینه‌سازی ادوات قدرت مانند IGBT و MOSFET (Power device optimization)
• شبیه‌سازی ادوات نوری-الکترونیکی مانند LED و لیزر (Optoelectronic device simulation)
• یکپارچه‌سازی با محیط‌های طراحی مدار EDA برای شبیه‌سازی چندسطحی (EDA co-simulation)
• پایگاه داده مدل‌های فیزیکی برای مواد مختلف نیمه‌رسانا (Comprehensive material models library)

کاربردهای تخصصی در صنعت

• طراحی و توسعه فناوری‌های CMOS و حافظه‌های پیشرفته
• شبیه‌سازی و بهینه‌سازی ترانزیستورهای قدرت و دستگاه‌های با ولتاژ بالا
• مدل‌سازی نسل‌های جدید ترانزیستور مانند FinFET و GAAFET
• شبیه‌سازی ادوات نوری-الکترونیکی برای فوتونیک و الکترونیک مجتمع
• تحلیل پایداری و قابلیت اطمینان دستگاه‌های نیمه‌رسانا تحت شرایط کاری شدید

برای مشاهده اطلاعات کامل نرم افزار Silvaco TCAD جهت طراحی نیمه‌رسانا و تراشه به اینجا مراجعه کنید. در ادامه عکس هایی از محیط این نرم افزار نشان می دهیم.