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

  • 10/01/2018

    ​В НГУ открыта регистрация в CompTech@Nsk Winter School

    ​В НГУ открыта регистрация в школу компьютерных технологий CompTech@Nsk Winter School. Студентов ждут лекции от известных ИТ-компаний и возможность создать собственный проект под руководством специалистов.
    156
  • 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.
    1038
  • 15/01/2018

    По мнению экспертов, России нужна нацпрограмма по разработке суперкомпьютеров

    ​Россия на сегодняшний день значительно отстает от других стран в разработке и производстве суперкомпьютеров, для развития этой отрасли необходима национальная программа, рассказали РИА Новости участники рынка.
    124
  • 22/09/2017

    Между МСЦ РАН и ССКЦ СО РАН создан высокопроизводительный защищенный канал передачи данных

    Между двумя крупными российскими Центрами коллективного пользования – Межведомственным суперкомпьютерным центром Российской академии наук (МСЦ РАН, Москва) и Сибирским суперкомпьютерным центром Сибирского отделения РАН (ССКЦ СО РАН, Новосибирск) – создан высокопроизводительный защищенный канал передачи данных.
    376
  • 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.
    599
  • 04/02/2018

    Новосибирские ученые разрабатывают компьютерную модель добычи трудноизвлекаемой нефти

    ​​Ученые Института гидродинамики им. Лаврентьева Сибирского отделения РАН планируют к концу 2018 года выпустить версию отечественного симулятора, с помощью которого моделируется процесс добычи нефти путем гидроразрыва пласта.
    138
  • 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.
    651
  • 07/12/2017

    В новосибирском Академгородке обсудили цифровую экономику

    ​В рамках российской конференции DICR-2017 состоялся круглый стол "Наука - цифровой экономике". Коворкинг-центр "Точка кипения" на 13-м этаже технопарка новосибирского Академгородка собрал как участников конференции, так и специально приглашенных экспертов из сферы высокотехнологичного бизнеса.
    248
  • 02/02/2018

    Ученые ИВТ СО РАН занимаются математическим моделированием в медицине

    ​Клеточные белки и их сети играют важную роль в нормальном функционировании организма. Биологи сравнивают каждую такую сеть с оркестром, а дирижером (с относительно недавнего времени) считают микроРНК — множество малых некодирующих молекул РНК, которые регулируют почти все процессы и химические реакции в организме человека.
    122
  • 09/11/2017

    Научная молодежь: разработки, амбиции, планы

    ​В ТАСС (Новосибирск) накануне Всемирного дня науки состоится круглый стол, посвященный открытиям молодых ученых, их участию в крупных научных проектах. Молодые представители СО РАН - Института горного дела, Института химической биологии и фундаментальной медицины, Института цитологии и генетики, а также действующие и новые резиденты Академпарка, расскажут о ряде проектов, над которыми ведется работа в этом году.
    372