CD-Labor für Hochleistungs TCAD

Numerische Simulationen im Bereich TCAD (Technology Computer-Aided Design) werden beschleunigt und verbessert, um kostspielige Experimente zu minimieren, um ultimativ die Produkteinführungszeit von modernen Elektronikbauelementen zu reduzieren.

TCAD besteht aus verschiedenen Computersimulationsprozessen, welche die komplexen physikalischen Vorgänge, die in elektronischen Bauelementen auftreten, in Modellen simulieren und aus diesen Erkenntnissen optimale Designs für neue Bauelemente errechnet. Ziel des CD-Labors ist es, Hochleistungs TCAD Module zu entwickeln, welche die Simulationszeiten und somit die Produkteinführungszeiten wesentlich verkürzen. Im Besonderen sollen effiziente Parallelisierungsansätze untersucht und neuartige Modelle entwickelt werden, um die Fähigkeit zu erlangen, topaktuelle Bauelemente schneller und besser vorauszuberechnen.

Wesentliche Aspekte von TCAD Simulationen sind die physikalischen Modelle, um Herstellungsprozesse, wie zum Beispiel die Siliziumoxidation von Halbleitern, zu simulieren. Diesen Modellen fehlt jedoch oft der theoretische Unterbau und so hinken sie der experimentellen Forschung zeitlich nach. Im Bereich der Silizium-Karbid Technologie für schnelle Hochtemperatur- oder Hochspannungs-Leistungselektronikgeräte fehlen beispielsweise die theoretischen Grundlagen und entsprechenden Modellansätze, obwohl bereits Produkte im Handel sind, die diese Technologie anwenden. Das Fehlen der theoretischen Grundlagen und somit einer präzisen Simulationssoftware verhindert jedoch eine breitere Anwendung dieser Technologie.

Die initialen Forschungsprobleme des CD-Labors werden sich daher auf die Herausforderungen hinsichtlich Hochleistungs-Prozesssimulationen fokussieren. Bezüglich Leistungsoptimierung und parallelen Implementierungen werden sowohl der Partikeltransport untersucht, welcher beim Plasma Ätzen zur Anwendung kommt, als auch Silizium Oxidation, Elektroplattierungstransport und Redistanzierungsalgorithmen, welche für Level-Set Topographie Simulationen notwendig sind. Weiters werden sowohl makroskopische Modelle für die Silizium-Karbid Technologie, beispielsweise Oxidation, als auch für Epitaxie Simulationen, abzielend auf hochgradig nichtplanare Strukturen, entwickelt.

Die Forschungsarbeit des CD-Labors wird die für die TCAD relevanten Simulationskapazitäten wesentlich verfeinern und präzisieren und somit zukünftige Generationen an elektronischen Geräten signifikant verbessern.