MEMS器件模拟

    MEMS器件模拟是指在器件原型被制造前，利用数值计算方法分析器件的输出特性。器件模拟的目的是为了优化器件的性能。器件模拟中常用的数值计算方法有有限元(FEM)、边界元(BEM)和计算流体力学(CFD)等。

    MEMS器件模拟涉及到多个能量范畴(如机械电磁和热等)和各种属性(如电学特性、残余应力与杨氏模量等机械特性、热导率等热学特性、磁学特性等)，并且在微米尺度上至少包含两种物理场的祸合，有的甚至含有更多物理场的祸合，因而MEMS器件模拟的关键是多物理(能量)场的祸合计算。目前多物理场的祸合计算方法分为两类:松弛法和牛顿迭代法。

    在MEMS CAD研究的最初阶段，MEMS设计人员直接使用其他领域的商用软件模拟与优化MEMS器件，如ANSYS机械和结构有限元分析软件、IDEAS机械有限元分析软件和FIDAP流体与热有限元分析软件等。随着MEMS CAD的发展，出现了专用的MEMS CAE工具或者包含CAE模块的MEMS CAD集成开发环境。CAE MEMS是被设计用来支持MEMS器件优化的CAE系统，CAE MEMS包括MEMS数据库、工艺建模以及实体建模工具和器件建模工具。在CAE MEMS的器件建模工具MEMS Sim中，可进行多种有限元分析和器件模拟。Coventor Ware(原MEMS CAD)系统中最早考虑了力电祸合效应，并开发出了相应的工具Co-Solve EM。目前Coventor Ware提供的三维数值模拟工具已经包括有限元和边界元仿真、微流体分析以及各种场祸合问题的求解模块。其他CAD系统如SOLIDIS、SUGAR、Intellisuite和CFD-ACE等都提供了相应的器件模拟功能。