02 - Programmi commerciali
In questa sezione illustreremo brevemente i principali programmi commerciali per la simulazione dei dispositivi elettronici e optoelettronici. Prenderemo in considerazione, oltre alle capacit� tecniche, anche il contesto societario nel quale tali software sono stati sviluppati. Non tratteremo di Apsys, poich� ne discuteremo con maggiore dettaglio nelle prossime sezioni.
Rsoft � una societ� fondata nel 1990 con sede a New York, attiva nel campo dell'analisi e progettazione di dispositivi ottici a semiconduttore. Si occupa sia della realizzazione di programmi che della progettazione, su commissione, di soluzioni legate all'ottica. Divide i suoi programmi, di carattere commerciale, in 3 sottogruppi: componenti, sistemi, reti. Di seguito sono riportati solo i componenti, che sono di interesse per questa tesi.
L'attenzione della societ� � incentrata, per quanto riguarda i componenti, alla simulazione delle singole propriet� ottiche o di determinati modelli matematici, piuttosto che a una modellizzazione complessiva di un dispositivo. Viene data scarsa attenzione ai led, a meno che non si voglia simulare qualche particolare processo o fenomeno fisico inerente (come in FullWAVE). I programmi della societ� sono:
- BEAMProp: simulazione di dispositivi e circuiti a guide d'onda integrate e a fibra ottica. La simulazione avviene tramite il modello della propagazione a raggi.
- FullWAVE: Simulazione della propagazione della luce in varie strutture, tra cui guide d'onda integrate, fibre ottiche, circuiti, e dispositivi a semiconduttore. Utilizza il metodo FDTD (Finite-Difference Time-Domain).
- BandSOLVE: modellazione e soluzione delle strutture a bande dei fotoni. E' basato sull'algoritmo PWE (Plane Wave Expansion).
- GratingMOD: simulazione e sintesi di profili grating in fibre ottiche e circuiti a guide d'onda integrate per varie applicazioni. Si basa sul metodo Coupled Mode Theory (CMT).
- DiffractMOD: strumento di progetto e simulazione per strutture a diffrazione ottica, come elementi a diffrazione ottica, strutture periodiche con lunghezze inferiori a quella della luce, e cristalli con bandgap fotonico.
- FemSIM: risolutore di modelli basati sul metodo a elementi finiti.
- ModePROP: simulazione e risoluzione delle equazioni di Maxwell tramite il modello delle linee di trasmissioni modali. Pu� essere utilizzato per calcolare, ad esempio, la propagazione delle onde.
- MOST: ottimizzazione della progettazione di dispositivi a fotoni, sia dal punto di vista fisico che di organizzazione del lavoro per il progettista.
- LaserMOD: simulazione e sintesi di laser, con particolare attenzione al flusso termico e al trasporto di portatori.
- Solar Cell Utility: concepito per essere utilizzato insieme a FullWAVE o DiffractMOD,il programma permette di simulare le celle solari, sia a livello microscopico che macroscopico.
Per gestire tutti questi pacchetti, RSoft mette a disposizione RSoft CAD Environment, un'interfaccia grafica che permette l'interazione tra i vari prodotti della societ� e una migliore organizzazione del lavoro.
Synopsys � una societ� che offre servizi e programmi relativi all'elettronica, sia per il progetto che per la simulazione, incentrati soprattutto sui semiconduttori, come ad esempio le FPGA. La societ�, fondata nel 1986 negli Stati Uniti, si presenta attualmente come una multinazionale dell'elettronica, quotata in borsa in America.
Il pacchetto di programmi destinati alla simulazione di dispositivi e processi � denominato
Sentaurus TCAD.
In particolare, i pacchetti che si occupano dell parte relativa alla simulazione dei processi produttivi sono:
- Sentaurus Process: simulatore di processi produttivi in una, due, tre dimensioni per dispositivi in silicio.
- Taurus TSUPREM-4: simulatore in una e due dimensioni per processi produttivi, con particolare attenzione alle varie fasi di lavorazione e agli stress tensili o compressivi.
- Sentaurus Lithography: simulatore di processi produttivi litografici.
- Sentaurus Topography: simulatore di processi produttivi topografici.
Mentre i programmi relativi alla simulazione dei dispositivi sono:
- Sentaurus Device: simulatore di dispositivi in una, due o tre dimensioni, per propriet� elettriche, termiche, ottiche di silicio e materiali composti. Sono simulabili vari oggetti, come dispositivi CMOS, composti, optoelettronici, di potenza, memorie. E' il principale prodotto di simulazione di dispositivi della societ�.
- Taurus Medici: Simulatore di dispositivi in due dimensioni per propriet� termiche, elettriche e ottiche.
STR (Semiconductor Technology Research) � una societ� con sede in Russia che offre programmi e servizi relativi all'elettronica dei semiconduttori. Produce dei software dedicati alla simulazione e l'ottimizzazione delle tecniche per lo sviluppo dei cristalli e per la modellizzazione di dispositivi a semiconduttore. Si occupa anche di dispositivi quali LED, laser, transistor bipolari e ad alta mobilit� e diodi schottky. I programmi sono dotati di interfaccia grafica con un ricco database con le risposte di vari processi e sono in grado di prevedere importanti caratteristiche del processo. I principali prodotti sono:
- SimuLED: simulazione di diodi LED e laser. E' il prodotto principale della societ�, e si divide in tre sotto-pacchetti:
- SiLENSe (Simulator for Light Emitters based on Nitride Semiconductors): � un programma di simulazione di LED.
- SpeCLED (Spreading of Current in Light-Emittind Diodes): � volto alla simulazione della diffusione della corrente e del calore in LED integrati con configurzioni di elettrodi complesse.
- RATRO (RAy-TRacing SimulatOr of Light Propagation): programma volto alla simulazione della propagazione e dell'estrazione della luce dai led tramite il metodo ray-tracing.
- CGSim (Crystal Growth Simulator): simulazione di processi produttivi, come Czochralski, Liquid Encapsulated Czochralski, Vapor Pressure Controlled Czochralski e Bridgman.
- CVDsim: simulatore di processi produttivi basati sull'epitassia.
- Virtual Reactor: simulatore di processi produttivi di produzione di cristalli bulk tramite vapore.
- PolySim: strumento per il progetto e l'ottimizzazione di reattori per la deposizione di silicio policristallino secondo i processi Siemens.
- BESST (Bandgap Engineering Superlattice Simulation Tool): simulazione di super-reticoli.
- FETIS (Field Effect Transistor Integrated Simulator): simulazione di transistori HEMT in una dimensione.
- SELES (Segregation Effect on Light Emission Spectrum): simulazione di LED, in particolare degli effetti di segregazione della superficie.
Silvaco Data Systems � una societ� statunitense fondata del 1984 attiva nei settori della produzione di programmi per la simulazione di dispositivi e di processi tecnologici. Trae spunto, per i suoi prodotti, dal software prodotto dalla Stanford University.
Il loro principale software di simulazione di dispositivi �
Atlas, che permette di simulare il comportamento elettronico, ottico e termico di un dispositivo. Ha una struttura modulare basata su numerosi sotto-pacchetti, che permettono di ottimizzare il prodotto in base alle necessit�. Permette di effettuare studi in due o tre dimensioni. Ricordiamo, tra le sue caratteristiche:
- Analisi in corrente continua, alternata, e di transitorio nel tempo.
- Variazione dei parametri del dispositivo in funzione della caratteristica tensione-corrente.
- Determinazione in 2 dimensioni di qualsiasi variabile.
- Curve C-V.
- Figure di merito per transitori e in frequenza.
- Parametri S, Y, Z, H e ABCD.
- Percorso di propagazione ottica.
- Supporto per il calcolo parallelo e multi-processore.