降低微晶片生產成本　科學家開發出模擬電漿新程式碼

編譯／高晟鈞

你們知道，地球上的「沙子」，其實是推動人類文明前進的要角嗎？當前資訊社會中的各式電子產品，都是仰賴沙子中的「矽」才得以發展運行。

沙子中的主要成分為二氧化矽，經過特殊加工後，可以製成半導體，擔任包括智慧型手機、汽車甚至是飛機運行的中樞。近日，美國能源部的科學家正在開發電腦模擬的程式碼，可以優化目前的模擬技術，有助於使用電漿（Plasma, 又稱等離子體）來生產微晶片。

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加快步伐

傳統微晶片的製作需要繁瑣的步驟以及昂貴的儀器，往往從設計到作出一個微晶片需要耗費數日甚至數週的時間。另一方面，詳細模擬電漿的行為，並建構出模型，需要功能強大的超級電腦一次運行數天甚至是數周的時間；而這對於想要優化微晶片製造流程的公司，時間框架太長且成本太高。

對此，研究團隊開發出了新的程式碼，使用虛擬的「細胞」或是超越電漿物理學中的標準時空測量單位，產生精確的電漿粒子模型。這有助於工程師使用電漿在矽晶片上時刻狹窄微電流通道，進而改進目前的工藝技術。

克服限制

「當你在模擬電漿的行為時，理想情況下，你希望能對每一個粒子進行追蹤。然而，事實上我們並沒有無限的計算能力，所以我們不能這麼做。」主要作者之一的Sierra Jubin說道。

對此，研究團隊所開發的程式碼，可以將數百萬個粒子以一個「巨型粒子」來表示。這不只簡化了電腦的任務，也放大了虛擬巨型粒子的相互作用。此外，其中所造成的模擬誤差，研究團隊增加了巨型粒子的體積、降低了密度，從而減弱相互作用所導致的粒子速度降低而產生的模擬誤差。

這項程式碼設計針對了現今的使用需求進行了調整，不只強化了目前模擬技術所需要改進的觀念，也優化了計算要求產生的錯誤。「這項研究實際上是該領域的範式轉變。」該實驗負責人首席物理學家Igor Kaganovich說道。

資料來源:Phys.org

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