本发明专利技术论述了用于设计以及模拟诸如ＭＥＭＳ器件的多物理场器件的３Ｄ多物理场设计环境（“３Ｄ设计环境”）。所述３Ｄ设计环境以编程方式与适用于模拟信号ＩＣｓ、混合信号ＩＣｓ以及多物理场系统的系统级设计和仿真的系统建模环境集成。使用参数化的模型部件在所述３Ｄ设计环境中的３Ｄ图形视图中创建参数化的ＭＥＭＳ器件模型，每个所述参数化的模型部件均与底层行为模型相关联。在所述ＭＥＭＳ器件模型被完成之后，其可以被输出给系统建模环境而不用使所述模型经受初步的有限元网格划分。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例一般涉及模拟多物理场系统的物理行为并且更具体地涉及在三 维(3D)设计环境中为多物理场器件创建参数化的行为模型以及所述被创建的模型在3D设 计环境以及集成的系统建模环境中随后的使用。
技术介绍
计算机辅助设计(CAD)以及计算机辅助工程(CAE)工具分别被用于在生产实际 物理器件之前设计以及模拟机械器件的虚拟模型。相似地，电子设计自动化(EDA)工具被 用于在生产实际物理器件之前设计以及模拟电气以及电子器件的虚拟模型。CAD、CAE以及 EDA工具是在具有图形显示设备的数字计算机上运行的交互式软件程序。CAD/CAE工具以 及EDA工具的属性必须被结合以在开始制造所述实际物理器件的昂贵并且耗时的过程之 前设计以及模拟诸如微机电系统(MEMS)器件的多物理场器件的虚拟模型。MEMS是微米级或者纳米级的器件(典型地以与集成电路(ICs)相似的方式被制 造)，以利用通过半导体制造工艺可实现的小型化、集成以及批处理。不同于仅由电部件构 成的ICs，MEMS器件结合来自多个物理域的部件并且可以包含例如电的、机械的、磁的、射 频(RF)、光学的以及流控的部件。MEMS器件以许多形式出现并且可以包括微机电传感器和 致动器，诸如陀螺仪(gyroscope)、加速度计以及压力传感器，诸如喷墨头的微流控器件、诸 如开关、谐振器、变容二极管和无源器件的射频(RF)器件以及诸如微镜和光纤对准器件的 光学器件。典型地，单独的MEMS器件是无用的。为提供有用的功能，MEMS器件必须被并入 包括控制该MEMS器件或者处理来自该MEMS器件的电输出信号的电子电路的系统。大部分 MEMS器件由MEMS感测或者致动元件(即MEMS器件本身)以及伴随的电子器件(即IC)组 成，所述伴随的电子器件处理来自该MEMS器件的输出信号和/或控制该MEMS器件。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了用于设计以及模拟诸如MEMS器件的多物理场器件的3D多 物理场设计环境(“3D设计环境”)。所述3D设计环境以编程方式与适用于模拟信号ICs、 混合信号ICs以及多物理场系统的系统级设计以及仿真的系统建模环境集成。使用参数化 的模型部件在所述3D设计环境中的3D图形视图中创建参数化的MEMS器件模型。所述参 数化的模型部件每个都与底层行为模型相关联并且可以从多物理场/MEMS部件库中选择。6在所述MEMS器件模型被完成之后，其可以被输出给系统建模环境。所述MEMS器件模型可 以被输出给所述系统建模环境而不用使所述模型经受初步的有限元网格划分。所述被输出的MEMS器件模型允许涉及所述MEMS器件及相关联的电子电路系统的 电路仿真在所述系统建模环境中进行。电路仿真结果可以被传输回到所述3D设计环境中 以便使用所述3D设计环境的3D视图生成器使其可视化。所述3D视图可以显示所述MEMS 器件的机械运动的动态模拟。用户随后可以将参数化的布局单元输出给可以被用于直接生 成所述MEMS器件的布局的布局编辑器。在一个实施例中，设计以及模拟微机电系统(MEMS)器件的计算机实现的方法包 括经由3D设计环境选择参数化的部件。所述参数化的部件中的每一个都与行为模型相关 联。所述方法使用被选择的参数化的部件在所述3D设计环境中创建参数化的MEMS器件模 型。所述MEMS器件模型被输出到系统建模环境中，用于在电路仿真或者协同仿真中使用。在另一个实施例中，设计以及模拟MEMS器件的计算机实现的方法包括将参数化 的MEMS器件模型输入到系统建模环境中，已经由参数化的部件在3D设计环境中创建了所 述参数化的MEMS器件模型。所述参数化的部件中的每一个都与行为模型相关联。表示所 述参数化的MEMS器件模型的符号被连接到所述系统建模环境中的简图中，所述简图显示 集成电路(IC)设计。所述简图的电路仿真或者协同仿真在所述系统建模环境中被执行。在另一个实施例中，用于设计以及模拟微机电系统(MEMS)器件的计算机实现的 系统包括计算设备以及显示设备。所述计算设备作为三维(3D)MEMS设计环境以及系统建 模环境的主机或者与三维(3D)MEMS设计环境以及系统建模环境通信。所述3D MEMS设计 环境允许经由所述三维(3D)MEMS设计环境选择参数化的部件。所述参数化的部件中的每 一个都与行为模型相关联。所述3D MEMS设计环境被用于用所述被选择的参数化的部件在 所述3D设计环境中创建参数化的MEMS器件模型。所述3D MEMS设计环境也允许所述MEMS 器件模型输出到所述系统建模环境中。利用被输出的MEMS器件模型在所述系统建模环境 中被执行的简图设计的电路仿真或者协同仿真的结果在所述3D设计环境中被接收。所述 显示设备与所述计算设备通信并且在所述3D设计环境中显示所述电路仿真或者协同仿真 的结果。附图说明附图被包含在本说明书中并且构成本说明书的一部分，其示出本专利技术的一个或者 多个实施例，并且与文字说明一起解释了本专利技术。在附图中图1画出了适用于实践本专利技术的实施例的环境；图2A画出了在所述MEMS器件装配之前由所述3D设计环境的简图编辑器生成的 空白的3D视图；图2B画出了使用所述3D简图编辑器内部的全局变量对从部件库中被选择的示范 性部件的参数化；图3画出了使用所述3D简图编辑器内部的全局变量对从部件库中被选择的另一 个示范性部件的参数化以及被选择的示范性部分的3D视图；图4画出了在所述3D简图编辑器中被显示的示范性的被完成的MEMS器件模型以 及被用于部件参数化的全局变量的列表；图5A画出了在由所述3D简图编辑器生成的3D视图中被显示的另一个示范性的 被完成的MEMS器件模型以及被用于部件参数化的全局变量的列表；图5B示出了图5A所示的示范性MEMS器件模型的机械连接器；图5C示出了图5A所示的示范性MEMS器件模型的电连接器；图6A画出了第一外部编辑器，即材料特性编辑器；图6B画出了第二外部编辑器，即工艺编辑器；图7画出了将示范性MEMS器件模型连同所述底层行为模型一起的符号输出到所 述系统建模环境中的3D设计环境；图8画出了被添加到所述系统建模环境中的简图的、表示被创建的MEMS器件模型 的符号；图9画出了被用在所述MEMS器件模型中的全局变量，该MEMS器件模型在所述系 统建模环境的简图编辑器中可作为符号参数被访问；图10画出了所述仿真结果从所述系统建模环境到所述3D设计环境的传输以及所 述结果在所述3D视图中的动态模拟；图11示出了包括所述3D设计环境以及所述系统建模环境的设计过程的总览；以 及图12是本专利技术的实施例所遵循的步骤序列的流程图。 具体实施例方式本专利技术的实施例允许多物理场器件模型(诸如MEMS器件模型)在三维(3D)设计 环境中的创建，所述3D设计环境与系统建模环境集成。被创建的器件模型与在典型的基于 特征的3D CAD建模工具中被创建的模型的区别在于有与被创建的器件模型的每个部件相 关联的底层行为模型。被创建的器件模型可以被输出给系统建模环境，在该系统建模环境 中其可以被集成到简图设计中并且在执行电路仿真或者协同仿真时被使用。用于被创建的 器件的行为模型可以相对于取决于制造以及设计的变量被参数化，所述变量诸如材料特性 和尺寸变化以及所述设计的几本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种设计以及模拟微机电系统（ＭＥＭＳ）器件的计算机实现的方法，所述方法包括：经由三维（３Ｄ）ＭＥＭＳ设计环境选择多个参数化的部件，所述参数化的部件中的每一个均与行为模型相关联；用所述被选择的多个参数化的部件在所述３Ｄ设计环境中创建参数化的ＭＥＭＳ器件模型；并且将所述ＭＥＭＳ器件模型输出到系统建模环境中用于在电路仿真或者协同仿真中使用。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：G罗伦茨，M凯蒙，
申请(专利权)人：科文托尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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