В Институте вычислительных технологий СО РАН разрабатывают математические модели и вычислительные методы, которые позволят рассчитать и оптимизировать технологический процесс 3D-печати наноразмерной электроники. Это исследование поддержано грантом Российского научного фонда.

 

Аддитивные технологии производства электронных устройств (они же технологии 3D-печати) — быстроразвивающаяся в мире область. Уже сегодня с их помощью создаются ОLED-транзисторы для экранов и мониторов на гибкой подложке, способной менять форму. Другое направление — производство наноразмерных полупроводниковых приборов на основе неорганических чернил (коллоидных растворов нанокристаллических частиц). Прорыв в этой сфере обеспечит производство компактных электронных плат большой площади — неудивительно, что государственные и коммерческие корпорации проявляют к ней интерес.

 

Для решения проблем, возникающих при создании таких технологий, ученые ИВТ СО РАН разрабатывают математические модели и вычислительные методы, которые позволяют моделировать динамику растворов чернил и процессы переноса зарядов в них на основных этапах производства. С их помощью можно определить нужные параметры — скорость течения и расход растворов чернил, распределение тепловых и электромагнитных полей, вольт-амперные кривые транзисторов и другие важные для технологов показатели. Это позволит узнать, какими характеристиками должны обладать используемые чернила и технологические процессы, чтобы произвести электронное устройство с заданными свойствами и затратить при этом минимальное количество времени и ресурсов. малыми затратами времени и ресурсов.

 

— Такая постановка подразумевает достаточно серьезные математические вызовы, — рассказывает старший научный сотрудник ИВТ СО РАН кандидат физико-математических наук Борис Владимирович Семисалов. — Даже если мы сумели достоверно описать основные физические эффекты с помощью математической модели, её еще нужно грамотно проанализировать: понять, существуют ли решения записанных уравнений, сколько их, устойчивы ли они, ведь даже малые возмущения исходных параметров могут сильно влиять на конечный результат, что, естественно, нежелательно для производства.

 

Создавая математические модели наноразмерной электроники, исследователи частично опираются на уже существующие подходы, например, методы решения задач физики полупроводников или механики неньютоновской жидкости, однако просто скопировать готовые решения нельзя. В этой области есть множество специфичных эффектов, которые нужно учитывать и в самой модели, и в её численной реализации. Например, разномасштабность — в системе существуют как микро-, так и наноэлементы, к тому же сильно варьируется плотность легирования (внедрения примесей) полупроводников. Другой эффект — сильная связанность процессов. Так, теплоперенос влияет на скорость течения чернил, а скорость — на теплоперенос, поэтому модели получаются нелинейными и решить их уравнения аналитически становится невозможным.

 

— Эти особенности вынуждают разрабатывать проблемно-ориентированные численные методы и комплексы программ, учитывающие основные специфичные черты задачи, а не использовать готовые программные решения (коммерческие или бесплатные пакеты), ведь получить в таком случае устойчивый и сходящийся вычислительный процесс, дающий верное решение рассматриваемой нелинейной разномасштабной задачи крайне затруднительно — объясняет Борис Семисалов. 

Похожие новости

  • 15/06/2017

    Институт вычислительных технологий создает новую систему хранения научных данных

    ​В ИВТ СО РАН запущена в тестовую эксплуатацию первая очередь новой системы хранения данных, которая строится на основе открытой платформы Ceph. Система предназначена для размещения, обмена и долговременного хранения научных данных.
    196
  • 10/05/2016

    Сибирские ученые усовершенствуют волоконные линии связи

    ​Методы, открытые специалистами Новосибирского государственного университета, Института вычислительных технологий СО РАН и зарубежных коммерческих компаний, можно применить при создании телекоммуникационных систем с высокой пропускной способностью.
    663
  • 30/11/2016

    Сибирские ученые исследуют биткоины

    Несколько лет назад по всему миру прогремела новость о появлении новой интернет-валюты под названием биткоин. За восемь лет он набрал популярность, стал активно использоваться, а некоторые энтузиасты даже заявляют, что в будущем он вытеснит другие денежные единицы.
    649
  • 06/09/2016

    В Новосибирске проходит VII Российский семинар по волоконным лазерам

    В новосибирском Академгородке 5 сентября начался VII Российский семинар с международным участием по волоконным лазерам. Семинар является научным форумом, имеющим целью представление последних достижений и обмен мнениями между русскоязычными учёными, работающими в области волоконных лазеров в ведущих зарубежных и российских исследовательских, технологических и образовательных центрах.
    1025
  • 20/06/2017

    Международная выставка «НТИ ЭКСПО» в Новосибирске

    ​​​Уникальная международная выставка достижений технологического развития "НТИ ЭКСПО" пройдет в рамках V Международного форума технологического развития "Технопром-2017" 20-22 июня в Новосибирске при поддержке правительства РФ, коллегии ВПК, Минпромторга России, Минэкономразвития России, МИДа РФ, правительства Новосибирской области.
    504
  • 26/01/2017

    В НГУ пройдет Зимняя школа компьютерных технологий

    Лаборатория высокопроизводительных вычислительных систем НГУ совместно с Институтом вычислительных технологий СО РАН и рядом крупных IT-компаний проводит с 31 января по 8 февраля 2017 года Зимнюю школу компьютерных технологий "CompTech@Nsk Winter School 2017".
    552
  • 27/10/2015

    В Академпарке открывается первая в России конференция по биомедицинской инженерии и вычислительным технологиям в биологии и медицине

    ​28 октября в Технопарке Новосибирского Академгородка стартует SIBIRCON/SibMedInfo - 2015 - крупнейшая конференция по биомедицинской инженерии, проводимая в России под эгидой международной ассоциации специалистов в области техники Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE).
    1112
  • 26/07/2016

    Магистранты из Казахстана прошли стажировку в Институте вычислительных технологий СО РАН

    ​Уже в третий раз в Институте вычислительных технологий СО РАН на базе Лаборатории математического моделирования проходят стажировку магистранты Казахского национального университета им. аль-Фараби.
    522
  • 27/04/2017

    Мощность новосибирского суперкомпьютерного центра выросла после модернизации

    Сибирский суперкомпьютерный центр СО РАН установил новый вычислительный кластер, благодаря чему его пиковая производительность выросла на 70% - до 197 терафлопс (197 трлн операций в секунду). Как сообщил на открытии обновленного центра директор Института вычислительной математики и математической геофизики (ИВМиМГ) СО РАН Сергей Кабанихин, новые мощности позволят проводить вычисления для решения экологических проблем и ликвидации чрезвычайных ситуаций.
    408
  • 14/12/2016

    Сверхпрочные ноутбуки создадут для Сибири московские разработчики

    ​Ударопрочные, водостойкие ноутбуки для работы в ±50 °С разрабатывают в "Т-Платформе" для геологов и нефтяников - компания получила субсидию Минпромторга в 150 млн рублей. Российская компания "Т-Платформа" получила 150 млн рублей субсидии Министерства промышленности и торговли РФ на создание отечественного ноутбука для работы в экстремальных условиях.
    420