پرونده:TCAD-overview.JPGسلسله‌مراتب فناوری ساخت ابزارهای کَد از سطح فرایند تا مدارها. نمادهای سمت چپ مشکلات تولید معمولی را نشان می‌دهند. نمادهای سمت راست نتایج مقیاس‌بندی ماس را بر اساس تی‌کَد نشان می‌دهند: 717 
**فناوری طراحی به‌کمک-رایانه** (به انگلیسی: Technology computer-aided design) (**فناوری کَد** (به انگلیسی: technology CAD) یا **تی‌کَد** (به انگلیسی: TCAD)) شاخه ای از خودکارسازی طراحی الکترونیکی است که برساخت نیم‌رسانا و عملکرد افزارههای نیم‌رسانا را مدل می‌کند. مدل‌سازی برساخت را *فناوری تی‌کَد* می‌نامند درحالی که مدل‌سازی عملکرد افزاره، *افزاره تی‌کَد* نامیده می‌شود. شامل مدل‌سازی گام‌های فرایند (مانند پخش و کاشت یون)، و مدل‌سازی رفتار افزاره‌های الکتریکی بر اساس فیزیک بنیادی، مانند نمایه‌های آلایش (به انگلیسی: doping profiles) افزاره‌ها می‌شود. تی‌کَد همچنین ممکن است شامل ایجاد *مدل‌های فشرده* (مانند مدل‌های ترانزیستوری اِسپایس شناخته‌شده) باشد که سعی می‌کنند رفتار الکتریکی چنین افزاره‌هایی را به تصویر بکشند، اما به‌طورکلی آنها را از فیزیک بنیادین استخراج نمی‌کنند. خود شبیه‌ساز اسپایس معمولاً به عنوان بخشی از ئی‌کَد به‌جای تی‌کَد درنظر گرفته می‌شود.

پیشینه
------

تکامل فناوری طراحی به‌کمک-رایانه (TCAD) - ترکیبی هم افزایی از ابزارهای شبیه‌سازی و مدل‌سازی فرایند، افزاره و مدار - ریشه‌های خود را در فناوری دوقطبی می‌یابد که از اواخر دهه ۱۹۶۰ شروع شد و چالش‌های ترانزیستورهای پیوند جداشده، دوگانه و سه‌گانه-نفوذشده. این افزاره‌ها و فناوری اساس اولین مدارهای مجتمع بودند. با این وجود، بسیاری از مسائل مقیاس‌بندی و اثرات فیزیکی زیربنایی، حتی پس از چهار دهه توسعه آی‌سی، در طراحی آی‌سی ضروری هستند. با این نسل‌های اولیه آی‌سی، تغییرپذیری فرایند و بازده پارامتری یک مسئله بود - مسئله‌ای که به‌صورت یک عامل کنترل‌کننده در فناوری آی‌سی آینده نیز ظاهر خواهد شد.

توسعه آی‌سی برای بیش از ربع قرن تحت سلطه فناوری ماس بوده‌است. در دهه‌های ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ اِن‌ماس به دلیل مزایای سرعت و مساحت، همراه با محدودیت‌های فناوری و نگرانی‌های مربوط به جدایش، اثرات مزاحم و پیچیدگی فرایند مورد توجه قرارگرفت. در آن دوران ال‌اس‌آی تحت سلطه اِن‌ماس و ظهور وی‌ال‌اس‌آی، قوانین اساسی مقیاس‌بندی فناوری ماس مُدون و به‌طور گسترده اعمال شد. همچنین در این دوره بود که تی‌کَد از نظر تحقق مدل‌سازی فرایند استوار (عمدتاً تک‌بُعدی) به بلوغ رسید که سپس به یک ابزار طراحی فناوری یکپارچه تبدیل شد که به‌طور جهانی در سراسر صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد. در همان زمان، شبیه‌سازی افزاره‌ها، عمدتاً دوبُعدی به‌دلیل ماهیت افزاره‌های ماس، به ابزار کار فن‌آوران در طراحی و مقیاس‌بندی افزاره‌ها تبدیل شد. گُذَرِش از فناوری اِن‌ماس به فناوری سیماس منجر به نیاز به شبیه‌سازهای کاملاً دوبعدی و محکم برای شبیه‌سازی فرایند و افزاره شد. این نسل سوم از ابزارهای تی‌کَد برای پرداختن به پیچیدگی کامل فناوری سیماس با چاه‌دوقلو (به انگلیسی: twin-well) (نگاه کنید به شکل 3a)، از جمله مسائل مربوط به قوانین طراحی و اثرات مزاحم مانند قغل‌شدگی، حیاتی شد. یک نمای کوتاه اما آینده‌نگر از این دوره، تا اواسط دهه ۱۹۸۰، در این مقاله ارائه شده‌است؛ و از نقطه نظر چگونگی استفاده از ابزارهای تی‌کَد در فرایند طراحی.

ارائه‌دهندگان
-------------

تامین‌کنندگان اصلی فعلی ابزارهای تی‌کَد عبارتند از سیناپسس، سیلواکو، نرم‌افزار کراس‌لایت، نرم‌افزار کوجندا، گلوبال تی‌کَد سلوشنس و تیبرلَب. جی‌اس‌اس منبع-باز، ارشمیدس، ائنیاس، نانو تی‌کَد وی‌دِس، دی‌وی‌سیم و جنیوس برخی از قابلیت‌های محصولات تجاری را دارند.

منابع
-----

* *Electronic Design Automation For Integrated Circuits Handbook*, by Lavagno, Martin, and Scheffer, شابک ‎۰−۸۴۹۳−۳۰۹۶−۳ A survey of the field of electronic design automation. This summary was derived (with permission) from Vol II, Chapter 25, *Device Modeling—from physics to electrical parameter extraction*, by Robert W. Dutton, Chang-Hoon Choi and Edwin C. Kan.
* S. Selberherr, W. Fichtner, and H.W. Potzl, "Minimos - A program package to facilitate MOS device design and analysis," Proceedings NASECODE I (Numerical Analysis of Semiconductor Devices), pp. 275–79, Boole Press, 1979.


1. ↑  *Electronic design automation for IC implementation, circuit design, and process technology* (به انگلیسی). Luciano Lavagno, Igor L. Markov, Grant Martin, Lou Scheffer (2 ed.). Boca Raton. 2016. ISBN 978-1-4822-5461-7. OCLC 948286295.`{{cite book}}`: نگهداری CS1: سایر موارد (link)
2. ↑  R.H. Dennard, F.H. Gaensslen, H.N. Yu, V.L. Rodeout, E. Bassous and A.R. LeBlanc, Design of ion-implanted MOSFETs with very small physical dimensions, IEEE Jour. Solid-State Circuits, vol. SC-9, pp.256-268, October, 1974.
3. ↑  R.W. Dutton and S.E. Hansen, Process modeling of integrated circuit device technology, Proceeding IEEE, vol. 69, no. 10, pp. 1305-1320, October, 1981.
4. ↑  P.E. Cottrell and E.M. Buturla, "Two-dimensional static and transient
simulation of mobile carrier transport in a semiconductor," Proceedings NASECODE I
(Numerical Analysis of Semiconductor Devices), pp. 31-64, Boole Press, 1979.
5. ↑  C.S. Rafferty, M.R. Pinto, and R.W. Dutton, Iterative methods in semiconductor device simulation, IEEE Trans. Elec. Dev. , vol. ED-32, no.10, pp.2018-2027, October, 1985.
6. ↑  M.R. Pinto and R.W. Dutton, Accurate trigger condition analysis for CMOS latchup, IEEE Electron Device Letters, vol. EDL-6, no. 2, February, 1985.
7. ↑  R.W. Dutton, Modeling and simulation for VLSI, International Electron Devices Meeting (IEDM), Technical Digest, pp. 2-7, December, 1986.
8. ↑  K.M. Cham, S. -Y. Oh, D. Chin and J.L. Moll, Computer-Aided Design and VLSI
Device Development, Kluwer Academic Publishers (KAP), 1986. شابک ‎۹۷۸−۰−۸۹۸۳۸−۲۰۴−۴
9. ↑  Global TCAD Solutions
10. ↑  tiberCAD multiscale simulation tool
11. ↑  GSS:General-purpose Semiconductor Simulator
12. ↑  Archimedes
13. ↑  Aeneas
14. ↑  DEVSIM TCAD Software

پیوند به بیرون
--------------

* TCAD Central: فهرستی از نرم‌افزارهای تجاری و منبع-باز TCAD