Сапр для сквозного проектирования мэмс
Среди различных пакетов, которые предлагают помощь при проектировании МЭМС необходимо выделить два основных: CoventorWare и IntelliSuite. Принципиальное их отличие от остальных программных продуктов заключается в том, что они:
ориентированы исключительно на МЭМС;
поддерживают непрерывность проектирования МЭМС(вплоть до расчета выхода годных и стоимости прибора);
в основном рассчитаны на решение совместных задач (например, задач механики и электростатики);
обеспечивают системный подход (т. е проектирование систем на основе МЭМС, например СБИС и МЭМС);
поддерживают аналитический подход к проектированию (схемотехника МЭМС).
Далее будет более подробно рассмотрен CoventorWare 2008, так как на сегодняшний день этот пакет доказал свое лидерство в области проектирования МЭМС устройств. Пакет IntelliSuite принципиально не отличается от CoventorWare 2008 с той лишь разницей, что в IntelliSuite не достаточно развит схемотехнический редактор МЭМС. Основной его недостаток в том, что он не поддерживает переход от схемы к реальной конструкции прибора. Технологический модуль IntelliSuite излишне усложнен, что для проектирования МЭМС необязательно, но в свою очередь ведет к излишнему осложнению структуры и в большинстве случаев к сбою при создании трехмерной модели для расчета. IntelliSuite
слабо поддерживается ведущими МЭМС фабриками и пользователю для практической реализации ( например по технологии MEMSCAP) потребуется проделать большую подготовительную работу.
Базовый программный пакет проектирования микро- и наносистем CoventorWare
Введение в сапр CoventorWare
CoventorWare является объединенным комплексом программных средств для проектирования и моделирования МикроЭлектроМеханических Систем (МЭМС) и микрофлюидных устройств. CoventorWare поддерживает два различных метода проектирования см, рис, 2.1., которые могут быть использованы раздельно или в комбинации. Модуль ARCHITECT предоставляет уникальное системное проектирование МЭМС, а модули DESIGNER и ANALYZER при совместном использовании обеспечивают классический физический подход к проектированию. Оба подхода требуют информацию о технологии производства в качестве начального пункта проектирования. Информация о технологии обеспечивается Process Editor (редактор процессов) и Material Properties Database (База данных свойств материалов для конкретного технологического процесса).
Рис.2.1 Схема проектирования в CoventorWare
ARCHITECT
В ARCHITECT пользователь собирает схему МЭМС устройства посредством выбора и соединения компонентов из библиотеки МЭМС элементов. Данная схема напоминает электрическую схему, но символы в схеме представляют собой электромеханические компоненты, например подвижная пластина с электродом на ее поверхности, гибкая балка и.т.д. После составления схемы пользователь может промоделировать различные аспекты ее физического поведения. А так же в модуле Scene3D можно визуализировать
полученную конструкцию и увидеть анимированный результат расчета в 3-D. Достоинство данного системного подхода включает в себя почти полное описание физических свойств модели устройства и быстрый расчет параметров модели в сравнении с методом конечных элементов. Скорость, с которой будет спроектировано устройство, варьируется в зависимости от рассматриваемых конструкций, оптимизационных параметров и изучения влияния допусков технологического процесса.
DESIGNER и ANALYZER
Поддерживают проектирование на технологическом уровне. Пользователь начинает работу в DESIGNER с создания 2-D фотошаблонов (здесь и далее следует особо отметить, что это не в точности те фотошаблоны, которые будут использованы в реальном технологическом процессе) в Layout Editor (редактор топологии).
Далее Solid Modeler (построитель модели) использует фотошаблоны в соответствии с технологической информацией, которая берется из Process Editor, для автоматического построения 3-D модели. Так же 3-D модель может быть импортирована из сторонних приложений. После того как модель построена пользователь продолжает работу в Preprocessor 3-D подготавливает модель для автоматического или ручного разбиения расчетной сетки. После того как сетка разбита пользователь может перейти к моделированию МЭМС и Микрофлюидных устройств, используя метод конечных элементов, метод граничных элементов или их совместно в зависимости от задачи.
Системный подход, который предлагает ARCHITECT, и проектирование на физическом уровне в DESIGNER/ANALYZER взаимно дополняют друг друга. В любой момент проектирования в ARCHITECT пользователь может создать 2-D фотошаблоны или 3-D модель и перейти в DESIGNER/ANALYZER для расчета физических полей в устройстве. Соответственно INTEGRATOR обеспечивает связь 3-D модели из ANALYZER с системным моделированием в ARCHITECT. Причем, INTEGRATOR может автоматически генерировать макромодель из 3-D моделирования. Данная макромодель будет полностью совместима с другими MEMS элементами ARCHITECT.