Numerische Simulation in der Mikroelektronik

Zusammenfassung

Der Fortschritt der Mikroelektronik setzt sich ungebremst fort: Die Integrationsdichte der „Technologie-Lokomotive“ dynamischer Speicherchip DRAM*> vervierfacht .sich alle drei Jahre. Die Siliziumprozeßtechnik ist dabei weiterhin die industrielle „main stream“ Technologie. Diese exponentielle Komplexitätsexplosion forciert weitere Durchbruche in den zahlreichen beteiligten Technologien, z.B. den Materialwissenschaften, den Fertigungstechnologien und auch der Simulationstechnik und den numerischen Algorithmen. Weitere Fortschritte sind heute ohne die zeit- und kosteneffizienten Einsatz von Simulationsprogrammen auf Höchstleistungsrechnern nicht mehr denkbar. Bereits seit den 70er Jahren ist die Sch8J.tkreissimulation ein Standardwerkzeug der Schaltungsdesigner. Die steigenden Komplexitäten erforderten den frühzeitigen Einsatz von Hochleistungsrechnern und die Entwicklung spezieller Algorithmen. Auch für die Charakterisierung und Entwicklung von Transistoren und Speicherzellenkonzepten haben sich Simulationswerkzeuge etabliert, die die zugrundeliegenden nichtlinearen partiellen Differentialgleichungssysteme in drei Raumdimensionen und zeitabhängig berechnen. Große Herausforderungen stellen die Simulation der Fertigungsschritte im mikro- und makroskopischen Bereich mit einer Vielzahl von algorithmischen und modellierungstechnischen Problemen. Neue Problemkreise treten auf: Neben dem Zwang die Investitionsexplosion für die Fertigungstechnik durch simulative Systemansätze zu bremsen, stellt die notwendige Einbeziehung von magnetischen, thermischen, mechanischen und optischen Effekten weitere komplexe Herausforderungen an die Entwicklung von Algorithmen und die Leistungsfähigkeit von Computern.