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ECORCE ???

ECORCE (Etude du COmportement sous Radiation des Composants Electroniques) est un logiciel TCAD basé sur la méthode des volumes finis, permettant de modéliser les dispositifs à base de semiconducteurs.

Il a été conçu de façon modulaire pour faciliter son évolution et en particulier s'adapter à d'autres domaines tels que la thermique.

Il est distribué sous licence GPLv3.

Historique

Pour réaliser les modélisations de ma thèse (équipe de Guy Bordure, C.E.M2, 1991), j'ai écrit un programme en fortran utilisant la bibliothèque MODULEF (1989 à 1991). Ce programme a rapidement montré ses limites et Claude Cirba, René Escoffier et moi-même avons réécrit la totalité du programme en C. Ce code a été baptisé A.C.C.E.S. pour Aide à la Conception des Composants Electronique par la Simulation.
A l'aide d'A.C.C.E.S., en collaboration avec le CEA-DAM, René Escoffier a modélisé les effets des rayonnements ionisants dans les structures MOS sur un niveau (Thèse en 1995) et Claude Cirba a poursuivi son travail, toujours en collaboration avec le CEA-DAM, en généralisant au piégeage multi-niveaux (Thèse en 1996).

Lors de ces travaux, il est apparu qu'il était souvent nécessaire d'ajouter à ce type de programme une nouvelle équation couplée à celles déja existantes, de faire varier un paramètre du modèle suivant une loi plus ou moins complexe, en bref de faire évoluer le modèle pour reproduire au mieux les résultats des expérimentations. Cet ajout impose la plupart du temps de reprendre la totalité de la structure du code, ce qui représente un temps de travail considérable.

J'ai donc décidé d'écrire un logiciel volumes finis très structuré où chaque partie du code soit indépendante des autres pour que l'évolution des modèles soit le plus simple possible. Pour parvenir à ce résultat, j'ai choisi d'écrire ce programme en C++ en utilisant des bibliothèques performantes :

FADBAD++	pour dériver automatiquement les équations non-linéaires
SparseLib++	pour résoudre les systèmes d'équations linéaires
Qt4	pour réaliser l'interface graphique
Coin3d	pour définir graphiquement la géométrie des dispositifs et tracer les résultats issus des modélisations

Ce travail de conception commencé en 1998 a donné naissance à E.CO.R.C.E. qui est maintenant distribué sous licence GPLv3. Bien sur, il reste beaucoup à faire, mais je considère qu'E.CO.R.C.E. est arrivé à maturité. Il permet de modéliser les problèmes d'électrostatique, les homojonctions, les hétérojonctions en 1D et 2D.

Par ailleurs E.CO.R.C.E. est, à ma connaissance, le seul à utiliser un mailleur 1D et 2D évolutif qui ajoute et supprime des noeuds en cours de modélisation pour minimiser les erreurs de discrétisation et optimiser les temps de calcul. L'utilisateur n'a plus besoin de se préoccuper de la qualité du maillage. Il donne la précision qu'il souhaite obtenir et le maillage est automatiquement modifié en fonction des sollicitations (polarisations, irradiations, ...).

Fonctionnalités actuelles

Actuellement, E.CO.R.C.E. intègre en 1D et 2D:

• l'équation de Poisson (électrostatique)
• l'équation de la chaleur
• les équations de transport des électrons et des trous (homojonctions, hétérojonctions)
• les équations de piégeage-dépiégeage (dérive des transistors MOS, dégradations des performances des cellules solaires)

Il comporte également un module "irradiation" pour générer des porteurs en volume par rayonnement ionisant.

Fonctionnalités futures

Actuellement E.CO.R.C.E. ne gère pas les dispositifs comportant des contours courbes.
Le module permettant de tenir compte de ces contours est en cours de conception ...

Le 3D lui est d'ores et déja intégré dans la structure du programme mais il faut développer le mailleur évolutif pour cette dimension. Ceci demandera plusieurs mois de travail et n'est pas prioritaire aujourd'hui.