In [Bon90] und [Chi92] wird zwischen Integrations- und Entwicklungs-Frameworks unterschieden: Integrations-Frameworks dienen der Kopplung vorhandener Simulatoren über Datenkonverter oder eine gemeinsame Datenbank und/oder über eine gemeinsame homogenisierte Benutzerschnittstelle. In einem Entwicklungs-Framework werden größere monolithische Simulatoren in funktionelle Module aufgespalten und von einer Steuerungsebene in flexibler und programmierbarer Weise zu einer Simulationssequenz verbunden. Die Neuentwicklung physikalischer Modelle wird durch mehrfach verwendete Unterprogrammbibliotheken und wohldefinierte Schnittstellen zu allen Framework-Komponenten mit Service-Funktion stark unterstützt.
Bisher entstanden Simulatoren als eigenständige Werkzeuge. Der Entwickler hatte die unterschiedlichen Detailaspekte von der physikalischen Modellierung bis zur Software-Konzeption zu beherrschen: Man spricht von vertikal organisierter Simulatorentwicklung (Abb. 1.5). Bei der Integration zu einem TCAD-System kommt es zu Inhomogenität, Konzeptvielfalt, schlechter Wartbarkeit und dupliziertem Programmcode. Unter Ausnützung eines guten Entwicklungs-Frameworks kann der Simulatorentwickler sich hauptsächlich dem physikalischen Modell widmen. Die Geometriebehandlung, Datenverwaltung, numerische Gleichungslösung und graphische Benutzerschnittstelle wird vom Framework als Service zur Verfügung gestellt. Das Resultat der sogenannten horizontal organisierten Simulatorentwicklung (Abb. 1.6) ist ein unter maximaler Code-Wiederverwendung vollständig und homogen integriertes Werkzeug. Zwischen dem Simulator- und dem Framework-Entwickler gilt das Prinzip der Arbeitsteilung auf Spezialistenebene.
Abbildung: Vertikal organisierte Simulatorentwicklung resultiert in
dupliziertem Code, schlechter Wartbarkeit und Inhomogenität
[Hal93].
Abbildung: Horizontal organisierte Simulatorentwicklung resultiert in
maximaler Code-Wiederverwendung, guter Wartbarkeit,
Homogenität sowie Arbeitsteilung auf Spezialistenebene
[Hal93].
Abbildung 1.7: Gliederung eines TCAD-Systems in drei Ebenen.
Eine TCAD-System gliedert sich nach [Bon90] in drei Ebenen (vgl. Abb. 1.7): Die Datenebene hat Datenbankfunktion für Daten aus Prozeß- und Bauelementsimulation, aus Messung, über die Maskenanordnung und über den Prozeßfluß. Die Werkzeugebene enthält die Simulatoren, Visualisierungsprogramme und Hilfswerkzeuge. Die Steuerungsebene (in [Bon90] ,,Task Level`` genannt) beinhaltet eine Kommando- und Erweiterungssprache für übergeordnete Aufgaben wie Optimierung, Bauelementcharakterisierung oder statistische Analyse von Prozeßsensitivität oder Ausbeute. Alle drei Ebenen verwenden eine gemeinsame CAD-Infrastruktur wie die Betriebssystemschnittstelle oder die graphische Benutzeroberfläche.