項(xiàng)目的背景及目的
迄今為止，集成電路的模擬、仿真直至評(píng)測(cè)已有了非常完善的工具軟件；并已成為設(shè)計(jì)過(guò)程的重要組成部分；對(duì)設(shè)計(jì)的成功、可靠、高效都已起到?jīng)Q定性作用。而對(duì)MEMS而言，還相差甚遠(yuǎn)，這和MEMS發(fā)展的成熟程度有著直接關(guān)系。當(dāng)然，這并不意味著MEMS不需要這樣的工具和系統(tǒng)。相反，由于MEMS的功能多樣、加工復(fù)雜、分析困難、設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、成本高等。特別需要一個(gè)能包括運(yùn)動(dòng)仿真、評(píng)測(cè)在內(nèi)的設(shè)計(jì)工具和系統(tǒng)。這是當(dāng)前推動(dòng)MEMS發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。
技術(shù)原理與工藝流程
針對(duì)MEMS器件設(shè)計(jì)系統(tǒng)中機(jī)械性能仿真不足的問(wèn)題，本課題前期提出了虛擬運(yùn)行的概念，就是讓器件的三維圖形模型在虛擬環(huán)境中按照器件動(dòng)態(tài)模型運(yùn)行起來(lái)。虛擬運(yùn)行對(duì)于MEMS 器件的機(jī)械性能評(píng)測(cè)，特別是定量的性能評(píng)測(cè)，無(wú)疑是至關(guān)重要的。虛擬運(yùn)行的基礎(chǔ)是器件動(dòng)態(tài)模型，動(dòng)態(tài)建模的困難影響了它的巨大效益的發(fā)揮。
設(shè)計(jì)與加工脫節(jié)是MEMS研制中另一個(gè)障礙，加工出來(lái)的器件會(huì)與設(shè)計(jì)的三維形狀有一定程度的偏差；建立在這種帶有實(shí)際偏差基礎(chǔ)上的虛擬運(yùn)行才更有說(shuō)服力。因此，前期研究中提出的第二個(gè)概念：虛擬工藝。服務(wù)于建立通用的可視化的行為級(jí)仿真與驗(yàn)證系統(tǒng)的目的，虛擬工藝的目標(biāo)是建立通用的可視化的工藝級(jí)仿真與驗(yàn)證系統(tǒng)。
MEMS設(shè)計(jì)中，通用的核心思想集中體現(xiàn)在IP庫(kù)的概念中。將IP庫(kù)的概念引進(jìn)我們的研究工作，基于IP庫(kù)的通用的MEMS器件可視化仿真與驗(yàn)證工具。
主要技術(shù)性能指標(biāo)
1) 建立基于IP庫(kù)的通用的MEMS器件可視化仿真與驗(yàn)證方法。
a) 包含標(biāo)準(zhǔn)的IP庫(kù)。IP庫(kù)中包含3個(gè)以上的宏模型。
b) 包含虛擬工藝功能；可用于工藝級(jí)仿真與驗(yàn)證。
c) 包含虛擬運(yùn)行功能；可用于行為級(jí)仿真與驗(yàn)證。
2) 建立通用的可視化工藝仿真與工藝驗(yàn)證系統(tǒng)。
a) 建立一套基于Voxel的通用MEMS工藝仿真方法。
b) 建立一套通用的工藝仿真平臺(tái)。
c) 建立一套通用的MEMS工藝驗(yàn)證系統(tǒng)。
3) 建立通用的行為級(jí)可視化仿真與驗(yàn)證系統(tǒng)。
a) 包含三類建模形式的行為級(jí)模型到IP庫(kù)中標(biāo)準(zhǔn)宏模型的轉(zhuǎn)換接口。
b) IP庫(kù)中的器件可以通過(guò)虛擬運(yùn)行實(shí)現(xiàn)行為級(jí)仿真與驗(yàn)證。
4) 利用上述系統(tǒng)完成新器件的設(shè)計(jì)，并實(shí)際加工制作、封裝、測(cè)試，預(yù)期形成整個(gè)微系統(tǒng)。
技術(shù)水平及用途
本項(xiàng)目得到國(guó)家“863”計(jì)劃項(xiàng)目支持，應(yīng)用行業(yè)為1.航空2.生物 3.軍事。MEMS的器件研究主要集中在傳感器、光學(xué)MEMS、射頻MEMS、微流體與生物MEMS等多個(gè)方面。人們不僅要開(kāi)發(fā)制造MEMS 的各種技術(shù)，更重要的是如何將制成的MEMS 器件用于實(shí)際系統(tǒng)中，并從中受益。目前可以預(yù)見(jiàn)的應(yīng)用領(lǐng)域包括汽車、航空航天、信息通訊、生物化學(xué)、醫(yī)療、自動(dòng)控制、消費(fèi)品及國(guó)防等。
應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測(cè)
課題針對(duì)Bosch/RIE/ISOTROPIC等工藝的二維仿真器研究相關(guān)成果，已經(jīng)集成到IntelliSense公司MEMS設(shè)計(jì)軟件之中，成為IntelliSense公司產(chǎn)品的一部分，實(shí)現(xiàn)了研究成果商品化。目前,本課題正在與IntelliSense公司進(jìn)行基于Voxel的可視化軟件方面的合作。這一外部環(huán)境使我們可以較方便地借助跨國(guó)公司的銷售渠道，實(shí)現(xiàn)研究成果的商品化。
本課題研究成果與前期工作主要區(qū)別在于強(qiáng)調(diào)通用性，這就使得用戶在應(yīng)用該成果時(shí)會(huì)方便地繼承前期使用其他設(shè)計(jì)系統(tǒng)的結(jié)果；同時(shí)該成果還可以方便地與其他設(shè)計(jì)軟件或產(chǎn)品集成；這都會(huì)很大程度上促進(jìn)研究成果應(yīng)用和商品化。