Victory Atomistic
Victory Atomistic 的作用
Victory Atomistic 逐原子对器件建模，采用非平衡格林函数（NEGF）求解量子输运。结构规模从几个原子到约一百万个原子，覆盖连续介质器件模型失效的范围。每种材料从紧束缚描述出发，因此限域、应变弛豫和声子模式通过计算获得，而非拟合。当新材料或先进节点尚无校准历史时，这正是采用原子级仿真的理由。
功能
量子输运
自洽 Schrödinger–Poisson 求解器确定静电特性，随后 NEGF 给出包含相干和非相干散射的 I-V 特性。当问题无需完整 NEGF 时，可使用势垒顶输运模型或 Quantum Transmission Boundary Method（QTBM，量子透射边界法）更快求解。在这些计算之前，力场弛豫先确定应变后的几何结构。
散射
载流子散射在 Born 近似下自洽求解，而非事后附加，包括电子—声子（声学、极性和非极性）、表面粗糙度及杂质散射。若忽略散射，得到的是弹道电流：它是上限，而非预测。
结构与材料
您通过材料、域和区域定义器件。伪外延和钝化规则随后构建晶格，并纳入边界条件。紧束缚数据库涵盖从体材料到二维层的成熟和新型微电子材料。能带结构可来自这些参数或 Wannier90 哈密顿量。支持闪锌矿、纤锌矿、简单立方、金刚石和三方对称性，涵盖石墨烯和 BiTe。
规模与性能
同一工具可处理几个原子或一百万个原子。模式空间和 Büttiker 探针技术降低输运计算本身的成本，多级 MPI 并行化再分配剩余计算，支持跨数十万个计算节点的大规模并行运行。您可在 Silvaco 的 TCAD 交互式工具中设置并查看每次运行。
在 TCAD 流程中的位置
Victory Atomistic 与主 Victory 流程并行，而非嵌入其中。
先求解连续介质模型无法捕获的效应，再将结果传递给 Victory Device。
技术合作伙伴
2018 年 8 月
Purdue University
Victory Atomistic 源自 NEMO5，即 Purdue 开发并授权 Silvaco 使用的基于 NEGF 的量子输运代码。如果您在研究中使用过 NEMO，就已熟悉其底层物理。
Simulation Standard
2025 年 7 月
针对 5 nm 及以下器件，对小截面硅纳米线 FET 进行包含多种电子—声子散射机制的 NEGF 仿真。优化后的求解器可在价格合理的现代计算机上，于一天内获得可用的 I-V 曲线。
TCAD 资源
2022 年 8 月
Victory Atomistic 资源
评估与交流
关于原子级仿真的问题
什么是原子级器件仿真？
它将器件建模为真实的原子晶格，而非具有平均材料属性的连续介质。能带结构、限域和应变由原子排列自然产生，无需提供拟合参数，而新材料恰恰尚无这些拟合参数。
何时需要原子级仿真，而非传统器件仿真器？
当有效质量和带隙等体材料参数不再具有足够意义，且载流子的波动性开始决定输运时，就需要原子级仿真。这发生于 5 nm 及以下尺寸、纳米片和纳米线，以及量子点和二维材料沟道。在此之前，Victory Device 等漂移扩散仿真器速度更快。
什么是 NEGF，为什么它对小尺寸器件重要？
非平衡格林函数（NEGF）是描述偏置下器件输运的量子形式体系，而工作的纳米尺度晶体管始终处于偏置下。它给出包含相干和非相干散射的 I-V 特性，因此隧穿和声子相互作用通过计算获得，而非作为修正项补入。
Victory Atomistic 可仿真多大的结构？
上限约为一百万个原子，下限可低至几个原子。达到这一上限不仅依赖硬件，也依赖方法。模式空间投影和 Büttiker 探针在 MPI 并行化前缩减问题规模，使大型结构仍能在合理的仿真时间内完成。
是否支持二维材料？
支持。紧束缚数据库覆盖体材料至二维层，过渡金属二硫族化合物也属于可仿真的器件。如果材料尚无紧束缚参数集，可改为从 Wannier90 哈密顿量导入其能带结构。
原子级结果如何输入 Victory Device？
它们为 Victory Device 的经典和半经典模型提供更精确的参数。只需对需要原子分辨率的小部分结构承担一次计算成本，整个器件便可按连续介质仿真的速度运行。原子级仿真是流程中的校准步骤，而非替代整个流程。
TCAD 套件的其他工具
Victory Process
Victory Device
Utmost IV
Victory RCx
Victory Mesh