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Process and device physics, from simulation to the fab floor
当体材料参数无法再描述您的器件时,Victory Atomistic 逐原子求解,并将校准更精确的参数传回 TCAD 流程。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
以原子分辨率求解
为经典和半经典模型提供更精确的参数
五类器件。其中四类链接到同一行业页面,因为行业分类比物理问题更粗略——量子点和拓扑绝缘体并非同一类问题,但共享一个入口。
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。
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。
Victory Atomistic:实用原子尺度仿真演示文稿,PDF
Victory Atomistic:纳米结构仿真产品简介,PDF
使用 Victory Atomistic 仿真全环绕栅器件网络研讨会,2025 年 7 月,需注册
纳米尺度器件已发表论文
提供连续介质模型无法准确描述的效应,例如低估的漏电或无法复现的阈值偏移。在投入首次仿真前,您就能了解原子级仿真能否解决该问题。
授权用户可通过“支持与下载”获取安装程序和手册。产品简介及实用仿真演示文稿无需登录。
持有有效维护合同即可在支持门户提交工单,并持续跟踪至问题解决。
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。
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。
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。
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。
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。
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。