消费者对小型化电子产品和物联网(IoT) 产品的需求日益增加,给微元器件(如执行器、控制器、驱动器、传感器、变送器)的设计者带来了新的挑战。从响应设备和可穿戴显示器到节能办公照明和工厂自动化,工程师们用可靠和创新的产品在微型半导体元件和我们的宏观世界之间架起了一座桥梁。这种需求变化促使工程师在数值模拟的虚拟世界中探索和创新,寻找新的解决方案。
作为世界领先的半导体设计和制造企业,意法半导体拥有7500多名R&D员工。意, 法半导体公司的技术研发工程师露西娅祖里诺解释了他们的工作方向。“在我们的研究领域,我们需要分析非常小的微结构,并了解这些微结构与各种环境和应用领域中不同配置的大型封装之间的相互作用。”材料选择和设计对半导体制造非常重要,数值模拟在材料选择和性能参数评估中起着重要作用。“我们的大部分工作是在COMSOL Multiphysics模拟软件上完成的,该软件用于验证假设并对其进行优化产品,”Zullino解释道。“意法半导体公司的大约30名工程师正在使用这个软件。虽然我们属于不同的部门,在不同的地区工作,但我们坚持积累过去几个项目中使用的数学建模技术知识,并相互分享。”
利用模拟技术了解各个产品开发阶段多个物理场的相互作用,例如优化外延反应器,缩短晶圆生产周期;控制湿蚀刻过程中反应物的流动变形;探索芯片和封装之间的微观相互作用。除了开发芯片,意法半导体公司的工程师还致力于微致动器的设计和开发,如光学识别技术和相机中使用的微镜。另一个与致动器相关的项目是利用模拟方法来研究喷墨打印头的性能,比较两种不同的喷墨原理效果:气泡产生的压力喷墨或PZT(锆钛酸铅制成的陶瓷材料)驱动的薄膜喷墨。
通过模拟分析方法,研究人员可以确认薄膜压电打印头与多种油墨的兼容性更好,打印速度更快,打印输出质量更高,打印头寿命更长。