Multiphysics Simulation模擬軟件助力可靠結構和可穿戴系統(tǒng)

2020-12-21 17:01:13

消費者對小型化電子產(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、驅動器、傳感器、變送器)的設計者帶來了新的挑戰(zhàn)。從響應設備和可穿戴顯示器到節(jié)能辦公照明和工廠自動化，工程師們用可靠和創(chuàng)新的產(chǎn)品在微型半導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。

作為世界領先的半導體設計和制造企業(yè)，意法半導體擁有7500多名R&D員工。意，法半導體公司的技術研發(fā)工程師露西婭祖里諾解釋了他們的工作方向。“在我們的研究領域，我們需要分析非常小的微結構，并了解這些微結構與各種環(huán)境和應用領域中不同配置的大型封裝之間的相互作用。”材料選擇和設計對半導體制造非常重要，數(shù)值模擬在材料選擇和性能參數(shù)評估中起著重要作用。“我們的大部分工作是在COMSOL Multiphysics模擬軟件上完成的，該軟件用于驗證假設并對其進行優(yōu)化產(chǎn)品，”Zullino解釋道。“意法半導體公司的大約30名工程師正在使用這個軟件。雖然我們屬于不同的部門，在不同的地區(qū)工作，但我們堅持積累過去幾個項目中使用的數(shù)學建模技術知識，并相互分享。”

利用模擬技術了解各個產(chǎn)品開發(fā)階段多個物理場的相互作用，例如優(yōu)化外延反應器，縮短晶圓生產(chǎn)周期；控制濕蝕刻過程中反應物的流動變形；探索芯片和封裝之間的微觀相互作用。除了開發(fā)芯片，意法半導體公司的工程師還致力于微致動器的設計和開發(fā)，如光學識別技術和相機中使用的微鏡。另一個與致動器相關的項目是利用模擬方法來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)驅動的薄膜噴墨。

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