Multiphysics Simulation模擬軟件助力可靠結(jié)構(gòu)和可穿戴系統(tǒng)

2020-12-21 17:01:13

消費(fèi)者對(duì)小型化電子產(chǎn)品和物聯(lián)網(wǎng)(IoT) 產(chǎn)品的需求日益增加，給微元器件(如執(zhí)行器、控制器、驅(qū)動(dòng)器、傳感器、變送器)的設(shè)計(jì)者帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。從響應(yīng)設(shè)備和可穿戴顯示器到節(jié)能辦公照明和工廠自動(dòng)化，工程師們用可靠和創(chuàng)新的產(chǎn)品在微型半導(dǎo)體元件和我們的宏觀世界之間架起了一座橋梁。這種需求變化促使工程師在數(shù)值模擬的虛擬世界中探索和創(chuàng)新，尋找新的解決方案。

作為世界領(lǐng)先的半導(dǎo)體設(shè)計(jì)和制造企業(yè)，意法半導(dǎo)體擁有7500多名R&D員工。意，法半導(dǎo)體公司的技術(shù)研發(fā)工程師露西婭祖里諾解釋了他們的工作方向。“在我們的研究領(lǐng)域，我們需要分析非常小的微結(jié)構(gòu)，并了解這些微結(jié)構(gòu)與各種環(huán)境和應(yīng)用領(lǐng)域中不同配置的大型封裝之間的相互作用。”材料選擇和設(shè)計(jì)對(duì)半導(dǎo)體制造非常重要，數(shù)值模擬在材料選擇和性能參數(shù)評(píng)估中起著重要作用。“我們的大部分工作是在COMSOL Multiphysics模擬軟件上完成的，該軟件用于驗(yàn)證假設(shè)并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化產(chǎn)品，”Zullino解釋道。“意法半導(dǎo)體公司的大約30名工程師正在使用這個(gè)軟件。雖然我們屬于不同的部門(mén)，在不同的地區(qū)工作，但我們堅(jiān)持積累過(guò)去幾個(gè)項(xiàng)目中使用的數(shù)學(xué)建模技術(shù)知識(shí)，并相互分享。”

利用模擬技術(shù)了解各個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段多個(gè)物理場(chǎng)的相互作用，例如優(yōu)化外延反應(yīng)器，縮短晶圓生產(chǎn)周期；控制濕蝕刻過(guò)程中反應(yīng)物的流動(dòng)變形；探索芯片和封裝之間的微觀相互作用。除了開(kāi)發(fā)芯片，意法半導(dǎo)體公司的工程師還致力于微致動(dòng)器的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，如光學(xué)識(shí)別技術(shù)和相機(jī)中使用的微鏡。另一個(gè)與致動(dòng)器相關(guān)的項(xiàng)目是利用模擬方法來(lái)研究噴墨打印頭的性能，比較兩種不同的噴墨原理效果：氣泡產(chǎn)生的壓力噴墨或PZT(鋯鈦酸鉛制成的陶瓷材料)驅(qū)動(dòng)的薄膜噴墨。

通過(guò)模擬分析方法，研究人員可以確認(rèn)薄膜壓電打印頭與多種油墨的兼容性更好，打印速度更快，打印輸出質(zhì)量更高，打印頭壽命更長(zhǎng)。