1.1 ECAD und TCAD

ECAD (Electronic Computer Aided Design) Umgebungen stellen Werkzeuge für den computerunterstützten Entwurf von integrierten Schaltungen zur Verfügung, mit welchen die physikalische Struktur des Chips in Form von Fotomasken beschrieben wird. Traditionell startete der Entwicklungsingenieur auf Transistor- oder Logik-Ebene, aber aufgrund der gestiegenen Komplexität werden heutzutage Hardware-Programmiersprachen verwendet. Die sogenannten Design Rules beinhalten die wesentlichsten Vorgaben für die prozesstechnische Fertigung; mit Design Rule Checker werden die erzeugten Masken überprüft, um den Entwicklungsingenieur zu informieren, ob der Entwurf den Erfordernissen entspricht. Zusätzlich stehen Schaltungssimulationen auf Transistor-Ebene, Logik-Ebene oder Register-Ebene zur Verfügung.

Auf Grundlage der Maskeninformation und der Prozessparameter wird der physikalische Herstellungsprozess (wie z.B. Lithographie, Diffusion, Deposition, Ätzen, ...) mittels TCAD (Technology Computer Aided Design) Werkzeugen simuliert. Ursprünglich wurden diese Werkzeuge als individuelle Einheiten benutzt, um einzelne Prozessschritte zu verbessern, nun wird der Begriff etwas weiter gefaßt und inkludiert auch die Analyse des Chips bzw. eines Teilbereichs davon (Verbindungsleitungen, Transistoren), um relevante, auftretende physikalische Phänomene zu erfassen.

Wie oben angedeutet, verschmelzen zur Zeit die ECAD- und TCAD-Werkzeuge immer mehr, da in kritischen Bereichen mit hohen Anforderungen an die Genauigkeit Methoden aus dem TCAD Bereich herangezogen werden müssen. Dabei ist allerdings zu bedenken, dass diese aufwendigeren Methoden natürlich mehr Rechnerressourcen benötigen und deshalb möglichst effizient eingesetzt werden sollten. Insgesamt ist zu bemerken, dass sich durch den Einsatz von ECAD/TCAD Werkzeugen die Entwicklungszeiten und damit auch die Kosten für neue Technologien deutlich verkürzen. A priori läßt sich allerdings schwer feststellen, welche Modelle in welchen Bereichen einzusetzen sind, wodurch die Automatisierung der Modellauswahl mit Hindernissen verbunden ist [4,5].