Victory Atomistic
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Victory Atomistic：
原子レベルシミュレーションと量子輸送
バルクパラメータではデバイスを記述できなくなったとき、Victory Atomisticが原子単位で解析し、より適切に較正されたパラメータをTCADフローに戻します。
Victory Atomisticでできること
Victory Atomisticはデバイスを原子単位でモデル化します。非平衡グリーン関数（NEGF）を用いて量子輸送を解きます。構造の規模は数原子から約100万原子までで、連続体デバイスモデルの適用限界となる領域を対象とします。各材料は強束縛表現から始まるため、閉じ込め、ひずみ緩和、フォノンモードはフィッティングではなく計算によって求められます。較正実績のない新材料や先端ノードに、原子レベルシミュレーションが有効となる理由です。
機能
量子輸送
自己無撞着なSchrödinger–Poissonソルバーで静電特性を求めます。続いてNEGFにより、コヒーレント散乱とインコヒーレント散乱を含むI-V特性を得られます。完全なNEGF解析を必要としない課題には、障壁頂上輸送モデルまたはQuantum Transmission Boundary Method（QTBM）を用いて、より高速に解を得られます。これらの計算に先立ち、力場による緩和でひずみを含む形状を求めます。
散乱
キャリア散乱は後付けするのではなく、Born近似により自己無撞着に解きます。対象には、電子-フォノン散乱（音響、極性、非極性）、表面粗さ散乱、不純物散乱が含まれます。散乱を省くと得られるのはバリスティック電流であり、予測値ではなく上限値です。
構造と材料
材料、ドメイン、領域でデバイスを定義します。その後、擬似エピタキシーとパッシベーションのルールにより、境界条件を含む格子を構築します。強束縛データベースには、バルクから2D層まで、実績のある材料と新しいマイクロエレクトロニクス材料が収録されています。バンド構造は、これらのパラメータまたはWannier90ハミルトニアンから得られます。対応する対称性は閃亜鉛鉱型、ウルツ鉱型、単純立方、ダイヤモンド型、三方晶で、グラフェンとBiTeもカバーします。
計算規模と性能
数原子から100万原子まで、同じツールで扱えます。モード空間法とBüttikerプローブ法により、輸送計算自体のコストを削減します。さらに、多階層MPI並列化で残りの計算を分散し、数十万の計算ノードにわたる大規模並列実行も可能です。各計算の設定と結果確認は、SilvacoのTCADインタラクティブツールで行います。
TCADフローにおける位置付け
Victory Atomisticは、主要なVictory処理チェーンの内部ではなく、並行して使用します。
連続体モデルでは捉えられない効果を解析し、その結果をVictory Deviceに取り込みます。
シミュレーションの活用例
5種類のデバイス。そのうち4つは同じ業界ページにリンクしています。業界の
分類は物理現象の分類よりも大まかなためです。量子ドットとトポロジカル絶縁体は
異なる課題ですが、同じリンク先を共有しています。
遷移金属ダイカルコゲナイド（TMD）を含む2D材料デバイス
閉じ込めによって特性が決まる量子ドットと量子井戸
先端CMOS、TFET、FinFET、ナノワイヤ、スラブにおける散乱を伴う電子輸送
LEDを含む光デバイス
トポロジカル絶縁体と実験的なデバイス構造
技術パートナー
2018年8月
Purdue University
Victory Atomisticの原点は、Purdue Universityが開発し、Silvacoがライセンスを取得したNEGFベースの量子輸送コードNEMO5です。研究でNEMOを使用したことがあれば、その基盤となる物理をすでにご存じです。
Simulation Standard
2025年7月
5 nm以下のデバイスを対象に、断面積の小さいシリコンナノワイヤFETを、複数の電子-フォノン散乱機構を含むNEGFで解析します。最適化されたソルバーにより、手頃な価格の最新コンピュータでも1日以内に利用可能なI-V曲線を得られます。
TCADリソース
2022年8月
Victory Atomisticのリソース
評価とお問い合わせ
評価をご検討の方
連続体モデルでは正しく再現できない現象をご相談ください。過小評価されるリークや再現できないしきい値シフトなどです。実際に計算を始める前に、原子レベルシミュレーションで解決できるかを確認できます。
すでにご利用の方
ライセンスをお持ちのユーザーは、「サポートとダウンロード」からインストーラとマニュアルを入手できます。製品概要と実践的シミュレーションの資料には、ログインは不要です。
お困りの方
有効な保守契約がある場合、サポートポータルでケースを作成し、解決するまで進捗を確認できます。
原子レベルシミュレーションに関する質問
原子レベルのデバイスシミュレーションとは何ですか？
平均化した材料特性を持つ連続体としてではなく、実際の原子格子としてデバイスをモデル化します。バンド構造、閉じ込め、ひずみは原子の配置から得られます。フィッティング済みパラメータとして入力する必要はありません。新材料でまだ得られていないのが、まさにそのフィッティング済みパラメータです。
従来のデバイスシミュレータではなく、原子レベルシミュレーションが必要になるのはどのような場合ですか？
有効質量やバンドギャップなどのバルクパラメータの意味が薄れ、キャリアの波動性が輸送を決定し始める場合です。5 nm以下のデバイス、ナノシート、ナノワイヤ、量子ドット、2D材料チャネルで起こります。その領域に達するまでは、Victory Deviceなどのドリフト拡散シミュレータの方が高速です。
NEGFとは何ですか？微小デバイスで重要なのはなぜですか？
非平衡グリーン関数（NEGF）は、バイアスが印加されたデバイス内の輸送を記述する量子論的手法です。動作中のナノスケールトランジスタは常にこの状態にあります。コヒーレント散乱とインコヒーレント散乱を含むI-V特性を出力し、トンネル効果やフォノンとの相互作用を、補正項で付け加えるのではなく計算します。
Victory Atomisticはどの程度大きな構造をシミュレーションできますか？
上限は約100万原子で、数原子から扱えます。その規模に到達するには、ハードウェアだけでなく計算手法も重要です。MPI並列化に入る前に、モード空間への射影とBüttikerプローブによって問題を縮小するため、大きな構造でも現実的な計算時間で完了できます。
2D材料に対応していますか？
はい。強束縛データベースはバルク材料から2D層まで対応し、遷移金属ダイカルコゲナイドを用いたデバイスもシミュレーションできます。材料の強束縛パラメータセットがまだない場合は、代わりにWannier90ハミルトニアンからバンド構造を取り込めます。
原子レベルの解析結果をVictory Deviceにどう反映しますか？
Victory Deviceの古典・半古典モデルに、より精密なパラメータを提供します。原子分解能の計算コストを必要な小領域で一度だけ負担し、その後はデバイス全体を連続体モデルの速度で解析できます。原子レベルシミュレーションはフローを置き換えるものではなく、較正工程として利用します。
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