01 - Programmi liberi
In questa sezione tratteremo i programmi di simulazione per dispositivi elettronici. Dopo aver preso in considerazione le principali societ� attive in questo settore, e i principali software disponibili sul mercato, ci concentreremo su uno di questi:
Apsys di Crosslight. Tale programma permette di simulare una grande gamma di dispositivi, calcolandone le pi� importanti grandezze; si dimostra quindi un ottimo esempio delle possibilit� oggi offerte dai simulatori in questo campo.
Iniziamo con il presentare i software di carattere libero per simulazione di dispositivi. Con
liberi ci riferiamo alla generica possibilit� di utilizzare tali software senza doverli acquistare; non sono dunque necessariamente software a sorgente libera o rilasciati sotto licenza
Gnu GPL. Come � possibile immaginare, l'argomento molto tecnico di cui questi programmi trattano riduce notevolmente il numero di potenziali utenti, e di conseguenza il loro numero. Abbiamo scelto di riportare di seguito due progetti di una certa consistenza, legati tra loro:
NextNano3 e
TiberCAD.
Originariamente sviluppato dall'universit�
Walter Schottky Institut,
Technische Universit�t M�nchen e dall'universit�
Tor Vergata di Roma, � ora portato avanti da un solo studente, Stefan Birner.
Nextnano3 � un simulatore per calcolare, in maniera consistente, la struttura elettronica realistica di dispositivi a eterostruttura quantica in tre dimensioni in condizioni di polarizzazione, e la densit� di corrente in vicinanza dell'equilibrio. La struttura elettronica � calcolata completamente tramite meccanica quantistica, mentre la corrente � determinata impiegando un concetto semiclassico di livelli di Fermi locali, che sono calcolati in maniera autoconsistente.
Il software pu� essere scaricato gratuitamente per usi personali, mentre la licenza vieta qualsiasi utilizzo per scopi commerciali o la sua redistribuzione, salvo approvazione dei proprietari.
NextNano3 � scritto in Fortran, e viene fornito sia il codice compilato eseguibile su Windows, sia il codice sorgente. Il software � ancora in fase di sviluppo, e, come dichiarato dagli autori, presenta vari bug, che gli autori dichiarano di voler correggere solo in parte.
TiberLAB � una societ� italiana strettamente legata al Dipartimento di Ingegneria Elettronica dell'universit� di Roma
Tor Vergata. Deriva da progetti universitari, ed � stata fondata nel 2008. Il progetto � stato legato in passato a NextNano3, ma attualmente prosegue autonomamente lo sviluppo del codice. La societ� offre due strumenti:
- TiberWEB: un servizio per la simulazione di dispositivi online. Basato su Java, permette di eseguire le simulazioni sull'hardware messo a disposizione dalla societ�
- TiberCAD: pacchetto di programmi per la simulazione di dispositivi.
TiberCAD � uno strumento per la simulazione di dispositivi nanoelettronici e optoelettronici. Le applicazioni spaziano dalla nanoelettronica alle tecnologie laser, inclusa l'elettronica molecolare e i bio-dispositivi. Utilizza metodi di analisi quantistica, classici, atomici e continui. Il software appare ancora legato a una logica universitaria open source, e pu� per esempio essere ottenuto in versione di prova, completo. Pu� essere utilizzato per:
- Analisi di dispositivi elettronici
- Dispositivi nanoelettronici
- Dispositivi elettronici e molecolari
- Dispositivi optoelettronici
- Celle fotovoltaiche
- Nanostrutture
Le principali caratteristiche del programma sono:
- Simulazione di effetti da stress, piroelettrici, piezoelettrici, oltre a flusso di corrente e bilancio termico.
- Elementi di fisica quantistica.
- Calcolo della corrente con metodi classici (Deriva-diffusione e idrodinamici) e quantistici (deriva-diffusione quantica e funzione di Green fuori dall'equilibrio).
- Dinamica di eccitoni, elettroni, lacune.
- Risolutore di campi ottici.
- Simulazione in una, due, tre dimensioni, con simmetria cilindrica.
- Griglie di calcolo adattive.
- Strutture atomiche.
- Interfacciabile con altri strumenti di TCAD, come ad esempio quelli prodotti da Synopsys e Silvaco.