Prediciendo lo real a partir de lo virtual

Plataformas de software avanzadas para MEMS

Coventor es líder del mercado en soluciones automatizadas para el desarrollo de tecnología de procesos tanto de semiconductores como de sistemas microelectromecánicos (MEMS). Por más de dos décadas, Coventor ha suministrado herramientas de simulación que predicen con precisión el complejo comportamiento multifísico de los dispositivos MEMS a compañías líderes en MEMS y centros de investigación y desarrollo.

CoventorMP

CoventorMP combina las fortalezas complementarias de los softwares CoventorWare® y MEMS+, – dos herramientas líderes en la industria del diseño de MEMS – dentro de un único ambiente de automatización de diseño de MEMS.

MEMS+ and CoventorWare funcionan a la perfección dentro del marco de CoventorMP proporcionando una plataforma de diseño que permite la simulación de especificaciones de desempeño del producto final críticas, tales como sensibilidad, linealidad, respuesta de frecuencia, relación señal-ruido, estabilidad de la temperatura y tiempo de actuación. La utilidad de estos dos productos es determinante durante todas las fases de cualquier programa de desarrollo de MEMS tornándose ideales para diseñar dispositivos MEMS cuyo funcionamiento emplea efectos mecánicos, electrostáticos, piezoeléctricos, piezoresistivos o térmicos.

MEMS+

MEMS+ proporciona un ambiente integrado para ingenieros que diseñan dispositivos MEMS y los integran con sistemas y circuitos. Este software es ideal para diseñar y perfeccionar dispositivos MEMS que dependen de la electroestática para su funcionamiento.

CoventorWare

CoventorWare es una suite de solucionadores de campo integrados con herramientas de pre- y postprocesamiento, la cual cuenta con muchos recursos específicos para MEMS convirtiéndola en la opción preferida para simular MEMS y otros dispositivos microfabricados.

MEMS+

MEMS+ es una plataforma de software diseñada para ingenieros que diseñan dispositivos MEMS y los integran con circuitos CMOS y encapsulados. Este software es ideal para diseñar y perfeccionar componentes basados en MEMS tales como sensores de movimiento (acelerómetros y giroscopios), micrófonos, microespejos, microinterruptores, dispositivos de cronometraje y recolectores de energía.

Los usuarios de MEMS+ podrán ensamblar elementos finitos avanzados (bloques de construcción) dentro de un diseño completo, el cual a su vez podrá ser simulado hasta 100 veces más rápido que usando herramientas de analisis de elementos finitos convencionales. La drástica reducción en el tiempo de simulación hace posible tanto el análisis del comportamiento multifísico complejo como el mejoramiento del rendimiento y la confiabilidad de los diseños de productos. Por otra parte, los diseños MEMS+ podrán ser incluídos directamente en modelos de sistemas MathWorks® y diseños de circuitos Cadence®.

El diseño en MEMS+ comienza con una definición paramétrica de la tecnología de fabricación que incluye tanto la pila del proceso como las propiedades del material. MEMS+ cuenta con una interfaz de usuario 3D que permite iniciar cualquier proyecto de manera fácil y rápida.

MEMS+ incluye una librería de componentes MEMS paramétricos (o bloques de construcción) tales como formas rígidas, formas mecánicas flexibles, electrodos y combs electrostáticos. Los diseñadores podrán ensamblar los componentes seleccionados en modelos de dispositivos MEMS completamente paramétricos que a su vez soportan la exploración rápida de todo el espacio de diseño.

La integración con el ambiente de Mathworks facilita tanto la automatización de las simulaciones usando scripts MATLAB® como la inclusión de bloques MEMS+ en los modelos de sistema Simulink®. Los diseñadores podrán realizar simulaciones DC, AC y transitorias del dispositivo MEMS multifísico solo o conectado con señales read-out y drive. Entre las capacidades adicionales se encuentran el análisis del pull-in y lift-off electrostático y la respuesta de frecuencia no lineal.

La integración con Cadence Virtuoso® simplifica tanto la importación de modelos MEMS+ precisos como su conexión con circuitos read-out y drive. Los diseñadores podrán ejecutar análisis DC, AC, transitorios y de ruido para evaluar tanto el comportamiento nominal como los casos extremos. Además, los diseños MEMS+ podrán ser exportados como celdas de layout paramétrico de Cadence (PCells) para su uso en el layout de matriz completa y verificación física.

La herramienta de visualización de resultados de MEMS+ comunica los resultados de la simulación al especialista en MEMS. Al convertir los datos de simulación en animaciones 3D, la visualización de resultados proporciona información detallada sobre la respuesta del dispositivo MEMS cuando el dispositivo es sometido a estímulos eléctricos o mecánicos.

CoventorWare

CoventorWare es una suite que integra software de diseño y simulación, y posee la precisión, capacidad y velocidad para abordar diseños MEMS del mundo real. Esta suite tiene muchas características específicas de MEMS para modelar y simular una amplia gama de dispositivos MEMS incluyendo: sensores inerciales (acelerómetros y giroscopios), micrófonos, resonadores y actuadores. Por otro lado, los solucionadores de campo del software pueden modelar una amplia gama de efectos multifísicos específicos de MEMS como el electrostático, electromecánico acoplado, piezoeléctrico, piezorresistivo y efectos de amortiguación.

CoventorWare es ampliamente reconocido dentro de la industria de MEMS como la mejor solución para la simulación de MEMS multifísicos, estableciendo los estándares de precisión, capacidad y velocidad de la simulación de MEMS.

Para generar un enmallado de las estructuras con relación de aspecto alta (muy común en MEMS) de manera más eficiente, es necesario hacer uso de elementos hexagonales (hex) en lugar de tetraédricos. Por esta razón, CoventorWare incluye una selección de algoritmos para generar mallas hexadominantes óptimas para las estructuras MEMS.

CoventorWare es ampliamente reconocido por simular fenómenos como la capacitancia electrostática y la fuerza, además de otros efectos electromecánicos acoplados no lineales como pull-in, lift-off y ablandamiento de resorte electrostático con una precisión y eficiencia sin precedente. CoventorWare utiliza un método híbrido entre elementos finitos y elementos de frontera (FEM/BEM) con el fin de evitar comprometer tanto la precisión como la eficiencia de la simulación.

Ya sea simulando la respuesta transitoria de un acelerómetro o estimando el factor Q de un resonador, modelar correctamente la amortiguación es crucial. Con CoventorWare, es posible simular mecanismos de pérdida de energía y predecir con precisión los coeficientes de amortiguación.

CoventorWare proporciona un enfoque único al simular sensores piezorresistivos (PZR) aprovechando el dominio del efecto piezorresistivo sobre el cambio de forma en el output del sensor. El campo de tensión se calcula previamente utilizando el solucionador mecánico de CoventorWare y se asigna a la geometría del sensor piezoeléctrico.

CoventorWare es un entorno ideal para diseñar microbolómetros, para lo cual la simulación del funcionamiento completo del sensor requiere analizar múltiples dominios físicos acoplados que incluyen los dominios térmicos, mecánicos y eléctricos. Además, proporciona un procedimiento termoeléctrico totalmente acoplado para analizar este tipo de problema y emplea elementos finitos que son muy adecuados para modelar las películas delgadas comunes a este tipo de dispositivo.

En la fabricación de MEMS y durante los procesos de deposición y grabado, los ciclos térmicos pueden generar tensión en las capas depositadas. Por esta razón, CoventorWare permite predecir el impacto 3D de la tensión residual al modelar gradientes isotrópicos, anisotrópicos y de tensión en geometría compleja, incluyendo las deposiciones conformes.

CoventorWare combina la física piezoeléctrica y mecánica para predecir con precisión la respuesta de frecuencia de dispositivos como los resonadores acústicos, así como de dispositivos que requieren física piezoeléctrica para la detección y actuación tales como los recolectores de energía.

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