專利名稱：用于多物理場系統(tǒng)模型的三維簡圖獲取及結(jié)果可視化的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例一般涉及模擬多物理場系統(tǒng)的物理行為并且更具體地涉及在三 維(3D)設(shè)計(jì)環(huán)境中為多物理場器件創(chuàng)建參數(shù)化的行為模型以及所述被創(chuàng)建的模型在3D設(shè) 計(jì)環(huán)境以及集成的系統(tǒng)建模環(huán)境中隨后的使用。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)以及計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)工具分別被用于在生產(chǎn)實(shí)際 物理器件之前設(shè)計(jì)以及模擬機(jī)械器件的虛擬模型。相似地，電子設(shè)計(jì)自動化(EDA)工具被 用于在生產(chǎn)實(shí)際物理器件之前設(shè)計(jì)以及模擬電氣以及電子器件的虛擬模型。CAD、CAE以及 EDA工具是在具有圖形顯示設(shè)備的數(shù)字計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的交互式軟件程序。CAD/CAE工具以 及EDA工具的屬性必須被結(jié)合以在開始制造所述實(shí)際物理器件的昂貴并且耗時的過程之 前設(shè)計(jì)以及模擬諸如微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件的多物理場器件的虛擬模型。MEMS是微米級或者納米級的器件(典型地以與集成電路(ICs)相似的方式被制 造)，以利用通過半導(dǎo)體制造工藝可實(shí)現(xiàn)的小型化、集成以及批處理。不同于僅由電部件構(gòu) 成的ICs，MEMS器件結(jié)合來自多個物理域的部件并且可以包含例如電的、機(jī)械的、磁的、射 頻(RF)、光學(xué)的以及流控的部件。MEMS器件以許多形式出現(xiàn)并且可以包括微機(jī)電傳感器和 致動器，諸如陀螺儀(gyroscope)、加速度計(jì)以及壓力傳感器，諸如噴墨頭的微流控器件、諸 如開關(guān)、諧振器、變?nèi)荻O管和無源器件的射頻(RF)器件以及諸如微鏡和光纖對準(zhǔn)器件的 光學(xué)器件。典型地，單獨(dú)的MEMS器件是無用的。為提供有用的功能，MEMS器件必須被并入 包括控制該MEMS器件或者處理來自該MEMS器件的電輸出信號的電子電路的系統(tǒng)。大部分 MEMS器件由MEMS感測或者致動元件(即MEMS器件本身)以及伴隨的電子器件(即IC)組 成，所述伴隨的電子器件處理來自該MEMS器件的輸出信號和/或控制該MEMS器件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供了用于設(shè)計(jì)以及模擬諸如MEMS器件的多物理場器件的3D多 物理場設(shè)計(jì)環(huán)境(“3D設(shè)計(jì)環(huán)境”)。所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境以編程方式與適用于模擬信號ICs、 混合信號ICs以及多物理場系統(tǒng)的系統(tǒng)級設(shè)計(jì)以及仿真的系統(tǒng)建模環(huán)境集成。使用參數(shù)化 的模型部件在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境中的3D圖形視圖中創(chuàng)建參數(shù)化的MEMS器件模型。所述參 數(shù)化的模型部件每個都與底層行為模型相關(guān)聯(lián)并且可以從多物理場/MEMS部件庫中選擇。
6在所述MEMS器件模型被完成之后，其可以被輸出給系統(tǒng)建模環(huán)境。所述MEMS器件模型可 以被輸出給所述系統(tǒng)建模環(huán)境而不用使所述模型經(jīng)受初步的有限元網(wǎng)格劃分。所述被輸出的MEMS器件模型允許涉及所述MEMS器件及相關(guān)聯(lián)的電子電路系統(tǒng)的 電路仿真在所述系統(tǒng)建模環(huán)境中進(jìn)行。電路仿真結(jié)果可以被傳輸回到所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境中 以便使用所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境的3D視圖生成器使其可視化。所述3D視圖可以顯示所述MEMS 器件的機(jī)械運(yùn)動的動態(tài)模擬。用戶隨后可以將參數(shù)化的布局單元輸出給可以被用于直接生 成所述MEMS器件的布局的布局編輯器。在一個實(shí)施例中，設(shè)計(jì)以及模擬微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法包 括經(jīng)由3D設(shè)計(jì)環(huán)境選擇參數(shù)化的部件。所述參數(shù)化的部件中的每一個都與行為模型相關(guān) 聯(lián)。所述方法使用被選擇的參數(shù)化的部件在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境中創(chuàng)建參數(shù)化的MEMS器件模 型。所述MEMS器件模型被輸出到系統(tǒng)建模環(huán)境中，用于在電路仿真或者協(xié)同仿真中使用。在另一個實(shí)施例中，設(shè)計(jì)以及模擬MEMS器件的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法包括將參數(shù)化 的MEMS器件模型輸入到系統(tǒng)建模環(huán)境中，已經(jīng)由參數(shù)化的部件在3D設(shè)計(jì)環(huán)境中創(chuàng)建了所 述參數(shù)化的MEMS器件模型。所述參數(shù)化的部件中的每一個都與行為模型相關(guān)聯(lián)。表示所 述參數(shù)化的MEMS器件模型的符號被連接到所述系統(tǒng)建模環(huán)境中的簡圖中，所述簡圖顯示 集成電路(IC)設(shè)計(jì)。所述簡圖的電路仿真或者協(xié)同仿真在所述系統(tǒng)建模環(huán)境中被執(zhí)行。在另一個實(shí)施例中，用于設(shè)計(jì)以及模擬微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的 系統(tǒng)包括計(jì)算設(shè)備以及顯示設(shè)備。所述計(jì)算設(shè)備作為三維(3D)MEMS設(shè)計(jì)環(huán)境以及系統(tǒng)建 模環(huán)境的主機(jī)或者與三維(3D)MEMS設(shè)計(jì)環(huán)境以及系統(tǒng)建模環(huán)境通信。所述3D MEMS設(shè)計(jì) 環(huán)境允許經(jīng)由所述三維(3D)MEMS設(shè)計(jì)環(huán)境選擇參數(shù)化的部件。所述參數(shù)化的部件中的每 一個都與行為模型相關(guān)聯(lián)。所述3D MEMS設(shè)計(jì)環(huán)境被用于用所述被選擇的參數(shù)化的部件在 所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境中創(chuàng)建參數(shù)化的MEMS器件模型。所述3D MEMS設(shè)計(jì)環(huán)境也允許所述MEMS 器件模型輸出到所述系統(tǒng)建模環(huán)境中。利用被輸出的MEMS器件模型在所述系統(tǒng)建模環(huán)境 中被執(zhí)行的簡圖設(shè)計(jì)的電路仿真或者協(xié)同仿真的結(jié)果在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境中被接收。所述 顯示設(shè)備與所述計(jì)算設(shè)備通信并且在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境中顯示所述電路仿真或者協(xié)同仿真 的結(jié)果。


附圖被包含在本說明書中并且構(gòu)成本說明書的一部分，其示出本發(fā)明的一個或者 多個實(shí)施例，并且與文字說明一起解釋了本發(fā)明。在附圖中圖1畫出了適用于實(shí)踐本發(fā)明的實(shí)施例的環(huán)境；圖2A畫出了在所述MEMS器件裝配之前由所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境的簡圖編輯器生成的 空白的3D視圖；圖2B畫出了使用所述3D簡圖編輯器內(nèi)部的全局變量對從部件庫中被選擇的示范 性部件的參數(shù)化；圖3畫出了使用所述3D簡圖編輯器內(nèi)部的全局變量對從部件庫中被選擇的另一 個示范性部件的參數(shù)化以及被選擇的示范性部分的3D視圖；圖4畫出了在所述3D簡圖編輯器中被顯示的示范性的被完成的MEMS器件模型以 及被用于部件參數(shù)化的全局變量的列表；
圖5A畫出了在由所述3D簡圖編輯器生成的3D視圖中被顯示的另一個示范性的 被完成的MEMS器件模型以及被用于部件參數(shù)化的全局變量的列表；圖5B示出了圖5A所示的示范性MEMS器件模型的機(jī)械連接器；圖5C示出了圖5A所示的示范性MEMS器件模型的電連接器；圖6A畫出了第一外部編輯器，即材料特性編輯器；圖6B畫出了第二外部編輯器，即工藝編輯器；圖7畫出了將示范性MEMS器件模型連同所述底層行為模型一起的符號輸出到所 述系統(tǒng)建模環(huán)境中的3D設(shè)計(jì)環(huán)境；圖8畫出了被添加到所述系統(tǒng)建模環(huán)境中的簡圖的、表示被創(chuàng)建的MEMS器件模型 的符號；圖9畫出了被用在所述MEMS器件模型中的全局變量，該MEMS器件模型在所述系 統(tǒng)建模環(huán)境的簡圖編輯器中可作為符號參數(shù)被訪問；圖10畫出了所述仿真結(jié)果從所述系統(tǒng)建模環(huán)境到所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境的傳輸以及所 述結(jié)果在所述3D視圖中的動態(tài)模擬；圖11示出了包括所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境以及所述系統(tǒng)建模環(huán)境的設(shè)計(jì)過程的總覽；以 及圖12是本發(fā)明的實(shí)施例所遵循的步驟序列的流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例允許多物理場器件模型(諸如MEMS器件模型)在三維(3D)設(shè)計(jì) 環(huán)境中的創(chuàng)建，所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境與系統(tǒng)建模環(huán)境集成。被創(chuàng)建的器件模型與在典型的基于 特征的3D CAD建模工具中被創(chuàng)建的模型的區(qū)別在于有與被創(chuàng)建的器件模型的每個部件相 關(guān)聯(lián)的底層行為模型。被創(chuàng)建的器件模型可以被輸出給系統(tǒng)建模環(huán)境，在該系統(tǒng)建模環(huán)境 中其可以被集成到簡圖設(shè)計(jì)中并且在執(zhí)行電路仿真或者協(xié)同仿真時被使用。用于被創(chuàng)建的 器件的行為模型可以相對于取決于制造以及設(shè)計(jì)的變量被參數(shù)化，所述變量諸如材料特性 和尺寸變化以及所述設(shè)計(jì)的幾何特性。在所述系統(tǒng)建模環(huán)境中被執(zhí)行的系統(tǒng)級仿真或者協(xié) 同仿真的結(jié)果隨后可以被送回到(loaded back into)所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境中用于結(jié)果顯像以 及動態(tài)模擬。觀察在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境中被顯示的結(jié)果的用戶可以指示對該結(jié)果的滿意并 且參數(shù)化的2D布局單元可以編程方式被生成并且被發(fā)送給所述系統(tǒng)建模環(huán)境中的2D布局 編輯器。在本文中所論述的本發(fā)明的實(shí)施例允許諸如MEMS器件模型的多物理場器件模型 的創(chuàng)建以及顯像。為了解釋的清楚起見，被創(chuàng)建的模型在本文中被稱作MEMS器件模型。然 而，應(yīng)當(dāng)理解的是除MEMS器件模型以外的其他類型的多物理場器件模型可以通過實(shí)踐本 發(fā)明的實(shí)施例而被創(chuàng)建并且利用。如先前所提到的那樣，大部分MEMS器件包括MEMS感測或者致動元件以及處理來 自所述MEMS器件的輸出信號和/或控制所述器件的IC兩部分。MEMS器件的雙重性質(zhì)已經(jīng) 在所述設(shè)計(jì)過程期間引起了許多問題，因?yàn)镸EMS設(shè)計(jì)師以及IC設(shè)計(jì)師習(xí)慣于在截然不同 的專用的設(shè)計(jì)環(huán)境中工作。舉例來說，MEMS設(shè)計(jì)師常常被訓(xùn)練成習(xí)慣于用三維CAD以及CAE 工具進(jìn)行設(shè)計(jì)的機(jī)械工程師。相反，IC設(shè)計(jì)師典型地被訓(xùn)練成電氣工程師并且?guī)缀跗毡榈?br> 8依賴于IC設(shè)計(jì)及仿真環(huán)境(例如Cadence VIRTUOSO或者M(jìn)entor Graphics平臺)，該IC 設(shè)計(jì)及仿真環(huán)境被用于在簡圖編輯器中創(chuàng)建電子器件的簡圖，電子器件的簡圖接著在電路 仿真器中被模擬。每個設(shè)計(jì)環(huán)境具有其長處以及弱點(diǎn)并且所述設(shè)計(jì)環(huán)境之間的斷連常規(guī)地 在整體上設(shè)計(jì)以及模擬MEMS器件時引起問題。舉例來說，在設(shè)計(jì)以及模擬MEMS器件時通常所使用的一種方法在本文中被稱作 物理設(shè)計(jì)及仿真，其使用機(jī)械CAD以及CAE工具來創(chuàng)建所述器件的三維幾何模型并且接著 應(yīng)用諸如有限元方法(FEM)的離散數(shù)值技術(shù)以在數(shù)值上解表示所述器件的物理行為的偏 微分方程。這種方法以諸如ANSYS以及ABAQUS的商業(yè)產(chǎn)品為典型。所述物理設(shè)計(jì)及仿真 的結(jié)果可以在3D視圖中被呈現(xiàn)。然而，這種方法具有顯著的缺點(diǎn)，即其非常耗時并且沒有 結(jié)合為得到有用的系統(tǒng)所需要的周圍的電子電路模擬所述MEMS的機(jī)械行為的直接方法。設(shè)計(jì)以及模擬MEMS器件的可替換的方法在本文中被稱作系統(tǒng)級設(shè)計(jì)及仿真，其 結(jié)合專用的MEMS部件庫使用系統(tǒng)建模環(huán)境。所述系統(tǒng)建模環(huán)境包括簡圖編輯器(或者簡圖 獲取工具)以及電路仿真器。這種方法以CoventorWare ARCHITECT為典型并且具有其通常 比FEM方法快一至兩個數(shù)量級并且其允許將電子電路包括在仿真中的優(yōu)點(diǎn)。CoventorWare ARCHITECT包含Synopsys SABER系統(tǒng)建模環(huán)境。商業(yè)上可買到的系統(tǒng)建模環(huán)境的其他例子 包括但不限于 Cadence VIRTUOSO, Mentor SYSTEMVISI0N 以及 Ansoft SIMPL0RER。雖然MEMS設(shè)計(jì)的系統(tǒng)級方法已成功，使用符號化的簡圖來獲取MEMS器件的設(shè)計(jì) 有缺點(diǎn)。符號化的簡圖，本質(zhì)上為提供所有部件模型及它們的互連的抽象映射的布線圖， 是描述電子器件的設(shè)計(jì)的直觀方式，但是其不是描述三維機(jī)械器件的直觀方式，因?yàn)槊總€ 被建模的子結(jié)構(gòu)的幾何形狀、位置以及方向由對應(yīng)的簡圖符號定義。微小的參數(shù)變化可能 產(chǎn)生顯著不同的器件幾何形狀和/或光系統(tǒng)建設(shè)，這從所述符號化的簡圖中不是顯而易見 的。常規(guī)的EDA工具僅允許用戶根據(jù)符號化的簡圖生成二維布局。新近，諸如CoventorWare ARCHITECT的工具包括了用于理解并且驗(yàn)證像MEMS的非電(non-electrical)結(jié)構(gòu)的參數(shù) 設(shè)定以及符號連通性的3D可視化能力。然而，即使使用這些新近的工具，用戶仍然必須首 先在符號化的簡圖中獲取所述設(shè)計(jì)。對所述簡圖的每次改變，無論是添加符號還是改變所 述MEMS部件模型中的一個的參數(shù)值，都需要通過布局生成或者3D可視化的驗(yàn)證。因此，盡 管在基于簡圖的MEMS設(shè)計(jì)的可視化方面有進(jìn)步，用戶必須在所述簡圖獲取過程期間在所 述符號化的簡圖和所述3D或者布局視圖之間重復(fù)地來來回回。另一個可替換的方法將所述物理設(shè)計(jì)及仿真方法與所述系統(tǒng)級設(shè)計(jì)與仿真方法 結(jié)合，并且在本文中被稱作混合方法。這種方法使用物理設(shè)計(jì)及仿真為MEMS部件庫創(chuàng)建部 件，并且使用系統(tǒng)級設(shè)計(jì)及仿真來模擬所述部件的被結(jié)合的行為。該混合方法具有系統(tǒng)級 方法的一些優(yōu)點(diǎn)，即仿真需要比物理仿真更少的計(jì)算資源(存儲以及時間)。但是該混合方 法相對于所述系統(tǒng)級方法就所述MEMS部件庫中的部件的性質(zhì)而言也具有缺點(diǎn)。特別地，所 述MEMS部件的參數(shù)化被限制，并且需要多個耗時的并且潛在地易出錯的步驟來創(chuàng)建以及 模擬所述MEMS部件。另外，作為MEMS部件的基礎(chǔ)的行為模型通過多項(xiàng)式曲線擬合來得到， 其可能是額外的誤差源。與所述系統(tǒng)級方法類似，所述MEMS器件的符號化的簡圖必須通過 裝配來自所述MEMS部件庫的部件在簡圖編輯器中被構(gòu)成。所述系統(tǒng)級方法以及混合方法 兩者可以被稱作基于簡圖的設(shè)計(jì)及仿真方法。MEMS設(shè)計(jì)中的另外的問題是MEMS工程師和IC工程師兩者常常表示對在公共的仿真環(huán)境中協(xié)同仿真所述MEMS以及IC設(shè)計(jì)的需要。協(xié)同仿真被需要用于驗(yàn)證所述IC設(shè)計(jì) 以及用于預(yù)測制造偏差的良率敏感性(yield sensitivity)。如果所述仿真在所述IC設(shè)計(jì) 環(huán)境中運(yùn)行，則需要所述MEMS設(shè)計(jì)者交付以合適的硬件描述語言(HDL)(諸如Verilog-A 或者VHDL-AMS)所表示的MEMS器件的行為模型。如今，MEMS工程師具有以這些形式交付 行為模型的非常有限的能力。僅有的選擇是手工制造模型(通常以查找表的形式)，或者根 據(jù)有限元分析生成降階的(reduced order)模型。這兩個選擇產(chǎn)生非參數(shù)化的模型，即點(diǎn) 設(shè)計(jì)，這對于良率分析沒有用并且不是可再次使用的。本發(fā)明的實(shí)施例通過允許用戶通過直接在設(shè)計(jì)環(huán)境中的3D視圖中裝配參數(shù)化的 部件來構(gòu)建MEMS器件來處理MEMS設(shè)計(jì)中的這些缺點(diǎn)。被創(chuàng)建的MEMS器件模型被用于系 統(tǒng)建模，用由用戶所選擇的單獨(dú)的MEMS部件的行為模型通過所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境自動地創(chuàng)建 所述MEMS器件模型。所述MEMS器件模型可以被自動地傳輸?shù)剿鱿到y(tǒng)建模環(huán)境用于仿真 而不需要所述模型首先經(jīng)歷FEM。通過在3D視圖中裝配部件來創(chuàng)建簡圖的這個過程被稱作 “三維簡圖獲取”。這種3D方法對于MEMS設(shè)計(jì)者更加自然，并且通過允許設(shè)計(jì)者從一個3D視圖工作 而不是在符號化的簡圖視圖與3D視圖之間交替來節(jié)省時間。被輸出的MEMS器件模型允許 在所述系統(tǒng)建模環(huán)境中進(jìn)行既涉及被創(chuàng)建的MEMS器件也涉及相關(guān)聯(lián)的電子電路系統(tǒng)的電 路仿真。通過本發(fā)明的實(shí)施例所提供的額外的好處在于所描述的3D設(shè)計(jì)環(huán)境可以集成的 形式與現(xiàn)有的系統(tǒng)建模環(huán)境一起被使用。圖1畫出適用于實(shí)踐本發(fā)明的實(shí)施例的環(huán)境。圖2-10描述了圖1所示的部件之 間的各種交互。圖1貫穿整個詳細(xì)說明被引用。包含3D多物理場設(shè)計(jì)環(huán)境100( “3D設(shè)計(jì)環(huán)境”)以及基于簡圖的系統(tǒng)建模環(huán)境 200的計(jì)算設(shè)備12在圖1中被示出。所述計(jì)算設(shè)備12可以是服務(wù)器、工作站、膝上型筆記 本或者配備有處理器并且能夠支持所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境100以及所述計(jì)算建模環(huán)境200的一 些其他類型的電子設(shè)備。所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境100可以包括MEMS部件庫110、3D仿真結(jié)果顯 像器120以及3D簡圖編輯器140。將理解的是圖1所畫的單獨(dú)的部件可以組合的形式或者 以與圖1所畫的那些不同的配置出現(xiàn)而不背離本發(fā)明的范圍。所述3D簡圖編輯器140被用于創(chuàng)建和/或編輯3D MEMS器件模型150。用戶10 通過從所述MEMS部件庫110中選擇MEMS部件111、113以及115的一個或者多個實(shí)例在所 述3D設(shè)計(jì)環(huán)境100中裝配MEMS器件模型150并且配置部件參數(shù)。部件參數(shù)可以數(shù)字的形 式或者作為引用一個或者多個全局變量的代數(shù)表達(dá)式被輸入。被用于使所述MEMS器件150 參數(shù)化的所有全局變量可以被存儲并且被定義在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境100中。 所述庫部件111、113以及115可以表示來自不同物理域的實(shí)體，諸如塊(mass)、板 (plate)、磁體、激光器(laser)、光學(xué)透鏡、靜電梳齒結(jié)構(gòu)以及電極。所述部件參數(shù)可以包括 諸如位置、方向、長度、寬度以及高度的幾何尺寸、層名稱或者像密度以及彈性系數(shù)的材料 特性。部件參數(shù)可以數(shù)字的形式或者作為一個或者多個全局變量的表達(dá)式被輸入。用于定 義幾何部件參數(shù)的可替換的方法在2D或者3D畫板上接收點(diǎn)選擇或者自由形式的繪圖。
所述MEMS部件庫110中的每個模型部件可以包括由部件111、113以及115表示 的數(shù)學(xué)行為模型，以及對應(yīng)的3D視圖生成器112、114以及116，所述3D視圖生成器為包含 繪制每個部件的3D圖形視圖所需要的信息的計(jì)算機(jī)腳本或者程序。每個部件的底層行為
10模型描述單獨(dú)的部件在經(jīng)受電刺激(stimuli)或機(jī)械刺激或者來自其他域的刺激時在數(shù) 學(xué)上怎樣表現(xiàn)。3D視圖生成器112、114以及116使用所述參數(shù)信息(可選地連同像制造 工藝說明的其他設(shè)計(jì)信息一起)以在用戶10成功地完成參數(shù)輸入之后創(chuàng)建部件151、152、 153,154 以及 155 的 3D 圖像 301、302、303、304 以及 305。所述底層行為模型與有限元模型的區(qū)別在于它們使用凡是對于表示被建模的實(shí) 體的物理行為最有效的任何數(shù)學(xué)的(解析的)或者數(shù)值的公式，這與有限元的情況中的具 有多項(xiàng)式或者其他標(biāo)準(zhǔn)基的通用形函數(shù)相反(generic shape function) 0舉例來說，典型 的MEMS器件的懸浮典型地可以被建模成機(jī)械梁分段的集合?？梢员谎b配用于為MEMS器件 建模的其他部件可以包括各種形狀(矩形、三角形、弧形分段等等)的剛性以及柔性的機(jī)械 板、各種形狀以及配置的交叉指型(inter-digitated)靜電梳齒驅(qū)動器以及可以被布置在 任一上述機(jī)械元件的上面、下面或者側(cè)面的平面或者曲線型電極。這些部件中的每一個必 須具有相關(guān)聯(lián)的行為模型，該行為模型有效地表示其物理行為。機(jī)械梁的行為模型可以是 眾所周知的梁理論的解析解，諸如Euler-Bernoulli梁方程。這樣的數(shù)學(xué)解可以就所述梁 的幾何參數(shù)(諸如其長度、寬度以及厚度)以及諸如楊式系數(shù)的材料特性而言明確地被表 示。另外，所述行為模型可以具有機(jī)械連接點(diǎn)，諸如梁的末端，其規(guī)定其在哪里以及怎樣可 以被連接到其他機(jī)械部件。剛性板分段的行為可以通過控制(govern)剛體動力學(xué)的方程 來建模，所述方程取決于其慣性系數(shù)，所述慣性系數(shù)又可以就其幾何參數(shù)以及密度而言明 確地被表示。電極和機(jī)械元件之間的靜電勢的行為模型可以通過用于相等尺寸的平板之間 的靜電勢的簡單方程，或者在交叉指型梳齒(inter-digitated comb finger)的情況下通 過諸如共形映射的更復(fù)雜的手段來建模。用戶通過連接被選擇的部件111、113以及115的表示在3D視圖300中裝配所述 MEMS器件模型。所述部件的表示分別由與被選擇的部件相關(guān)聯(lián)的3D視圖生成器112、114 和116來生成。所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境省去了指示用戶在所述3D視圖中怎樣連接所述部件的信 息。作為在所述3D視圖300中被構(gòu)建的模型的基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被稱作多物理場或者M(jìn)EMS 器件模型并且包含對組成部件301、302、303、304和305、它們的底層行為模型以及指示所 述部件301、302、303、304和305怎樣被連接的數(shù)據(jù)的引用。在所述3D視圖中被構(gòu)建的MEMS 器件模型150可以被直接輸出給所述系統(tǒng)建模環(huán)境而不用額外的網(wǎng)格劃分來形成MEMS器 件的系統(tǒng)模型的部分。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解所述MEMS部件庫110可以包括任何數(shù)量的部件以及對 應(yīng)的3D視圖生成器。圖1所示的部件的數(shù)量以及對應(yīng)的3D視圖發(fā)生器僅是用于示意的目 的而不應(yīng)當(dāng)被視為限制。圖2A和2B更具體地畫出了被用于創(chuàng)建MEMS器件模型的3D視圖300。圖2A畫出 了由所述3D簡圖編輯器140生成的空白的3D視圖300。用戶通過從MEMS部件庫110中選 擇部件并且將它們布置在所述3D視圖300中來創(chuàng)建所述MEMS器件模型。圖2B顯示了參 數(shù)框204，該參數(shù)框列出了與被選擇的MEMS部件相關(guān)聯(lián)的可配置的參數(shù)。有兩個類別的參數(shù)對于多物理場器件設(shè)計(jì)是有關(guān)的。第一類別包括由制造工藝所 確定的材料特性以及幾何參數(shù)。第二類別包括所述多物理場器件模型的部件的尺寸參數(shù)， 諸如長度、寬度、梳齒的數(shù)量等等，它們由用戶確定，即所述MEMS工程師。所述第二類別的 參數(shù)化在圖3中被示出。
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圖3示出弧形梁作為從所述MEMS部件庫110中被選擇的示范性MEMS器件模型部 件151。用戶10使用彈出菜單204來定義所述弧形梁的參數(shù)。一旦所述部件151的參數(shù)化 被完成，所述弧形梁部件301的3D視圖在所述3D視圖300中被畫出。用戶10可以選擇額 外的部件并且為被選擇的部件生成對應(yīng)的3D視圖。所述3D視圖可以基于用戶選擇或者通 過在對應(yīng)的3D模型中標(biāo)識接觸部件面而自動地被連接(機(jī)械地、電性地、光學(xué)地等等)。舉 例來說，梁以及剛性板部件可以通過識別它們的形狀彼此接觸或者交叉而自動地被連接。 在所述設(shè)計(jì)過程的最后，整個MEMS器件模型150的3D視圖300被提供給用戶10圖4示出了環(huán)形陀螺儀模型的示范性的3D視圖300。所述3D視圖300是被選擇 的MEMS器件模型部件的單獨(dú)的3D視圖的合成。如在圖4中進(jìn)一步被示出的那樣，在所述 MEMS器件模型150中被使用的所有MEMS部件的列表406在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境100的窗口 407中被顯示。所述部件的列表可以被分級組織以更好地示出所述MEMS器件模型150的結(jié) 構(gòu)。用戶10可以從所述列表406中選擇一個或者多個部件并且在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境100的 窗口 408中看到與被選擇的(一個或者多個)部件相關(guān)聯(lián)的全局變量。圖5A-5C示出了另一個MEMS器件模型，即射頻(RF)開關(guān)的示范性的3D視圖300。 如圖5A所示，在所述RF開關(guān)的3D視圖300中所畫出的所有部件的列表526在所述3D設(shè) 計(jì)環(huán)境100的窗格527上被顯示為樹形結(jié)構(gòu)。所述部件的列表526可以被分級組織以更好 地示出所述RF開關(guān)的3D視圖300的視圖結(jié)構(gòu)。用戶10可以從所述列表526中選擇一個 或者多個部件并且在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境100的窗口 528上看到與被選擇的(一個或者多個) 部件相關(guān)聯(lián)的全局變量。如可以從部件樹中看到的那樣，圖5A所示的RF開關(guān)包括4個基 本的構(gòu)件塊，即部件一個錨和三個梁。圖5B示出在圖5A所示的RF開關(guān)的3D視圖300中所畫出的機(jī)械連接器552。所 述機(jī)械連接器536的列表在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境100的窗口 537中的樹形視圖中被顯示。所 述機(jī)械連接器352的視圖示出哪些部件被鏈接在一起?？梢暤奶崾颈挥糜谑境鰴C(jī)械部件之 間的連接。舉例來說，在圖5B中，所述機(jī)械部件部分透明地被示出并且所述部件之間的機(jī) 械連接器由高亮的點(diǎn)指示。被連接的部件將作為單件一起移動。圖5C示出圖5A所示的RF開關(guān)的電連接器554。所述電連接器546的列表在所 述3D設(shè)計(jì)環(huán)境100的窗口 547中的樹形視圖中被顯示。所述電連接器視圖554使用諸如 顏色、不透明/透明顯示等可視的提示來示出部件之間的電連通性。被連接的部件將作為 單件一起移動。舉例來說，電氣層在所述器件模型的3D視圖中可以被示為固態(tài)件(solid piece)0除了定制多物理場器件的部件的尺寸以外，有時有必要使制造工藝適應(yīng)特定的多 物理場器件以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)。因此，所述制造工藝在多物理場器件設(shè)計(jì)中是重要的“自由參 數(shù)”，其經(jīng)常需要隨開發(fā)進(jìn)展被細(xì)調(diào)。在常規(guī)的IC設(shè)計(jì)環(huán)境中缺少改變所述制造工藝的說 明的靈活性。另外，與電有關(guān)的IC部件的行為模型不能就所述工藝參數(shù)而言被參數(shù)化。在 多物理場器件設(shè)計(jì)中，所述工藝說明的參數(shù)可以作為所述設(shè)計(jì)的部分被改變，因此所述模 型也必須相對于所述工藝參數(shù)被參數(shù)化。本發(fā)明的實(shí)施例通過提供被用于規(guī)定所有有關(guān)的制造專有的數(shù)據(jù)的兩個外部編 輯器來處理用戶(即MEMS設(shè)計(jì)者)使工藝參數(shù)參數(shù)化的特定需求。所述第一外部編輯器， 即所述材料特性編輯器600在圖6A中被示出。所述材料特性編輯器600被用于創(chuàng)建包含在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境100中被使用的所有有關(guān)的物理以及可視特性的材料數(shù)據(jù)庫。材料特 性可以被定義為絕對值、變量或者代數(shù)方程。變量以及代數(shù)方程的組合允許特性相互地依 賴于其他特性、環(huán)境變量(例如溫度和適度)、或者完全抽象的變量，諸如給定的制造工藝 的裝備設(shè)定。用戶10可以選擇哪些變量被暴露給其他用戶。舉例來說，圖6A示出鋁的電 連通性602由取決于溫度T的代數(shù)表達(dá)式給出。在圖6A的底部處，用戶10選擇通過勾選 所述材料特性編輯器600上的對應(yīng)的框604將T “暴露”給其他用戶。所述第二外部編輯器被稱為工藝編輯器650，其在圖6B中被示出。所述工藝編輯 器允許本發(fā)明的實(shí)施例相對于取決于制造以及設(shè)計(jì)的變量使與所述系統(tǒng)建模環(huán)境共享的 完整的MEMS器件的行為模型完全參數(shù)化。所述工藝編輯器650被用于定義所述多物理場 器件制造步驟的順序。底層的工藝數(shù)據(jù)包括關(guān)于層堆疊的所有有關(guān)的信息，諸如層次序、材 料類型、厚度以及側(cè)壁輪廓。所述工藝數(shù)據(jù)取決于材料數(shù)據(jù)庫。在所述工藝數(shù)據(jù)中的每個 層規(guī)定必須存在于對應(yīng)的材料數(shù)據(jù)庫中的材料類型。所述MEMS器件模型150是在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境110中被設(shè)計(jì)的MEMS器件的系統(tǒng) 模型。從所述MEMS部件庫110中被選擇的部件151、152、153、154以及155對應(yīng)于在所述 MEMS器件模型150的3D視圖300中可視的部件301、302、303、304以及305。所述MEMS器 件模型150也包含定義所述部件151、152、153、154以及155之間的連通性的鏈路156、156、 158 以及 159。在所述MEMS器件模型150在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境100中被完成之后，用戶10將簡圖 符號236指派給所述MEMS器件模型150。所述MEMS器件模型可以所述簡圖符號236以及 傳遞部件之間的連通性信息的網(wǎng)表的形式被輸出給所述系統(tǒng)建模環(huán)境200。所述簡圖符號 236與所述網(wǎng)表237的組合在圖1中被稱作所述系統(tǒng)建模環(huán)境200中的MEMS器件235。所 述簡圖符號236在所述系統(tǒng)建模環(huán)境200中被模擬的簡圖中表示MEMS器件模型150。本發(fā)明的實(shí)施例對表示被創(chuàng)建的MEMS器件模型的簡圖符號的使用提供了控制被 呈現(xiàn)給負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)在MEMS器件周圍的電子電路的IC設(shè)計(jì)者的信息的量的方法。IC設(shè)計(jì)者不 需要看到在它們的簡圖中包括所述MEMS器件的所有部件。而且，有在其中所述MEMS設(shè)計(jì) 者和IC設(shè)計(jì)者為不同公司工作的情況并且所希望的是通過向所述IC設(shè)計(jì)者隱瞞所述MEMS 器件設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)來保護(hù)該MEMS器件設(shè)計(jì)的知識產(chǎn)權(quán)。因此，本發(fā)明的實(shí)施例允許所述MEMS 設(shè)計(jì)者將表示所述MEMS器件的單個符號輸出給所述系統(tǒng)建模環(huán)境并且僅暴露輸入、輸出 以及IC設(shè)計(jì)者感興趣的參數(shù)作為到該符號的端口。圖7示出在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境100中的示范性MEMS器件模型150 (例如環(huán)形陀螺 儀)的被完成的3D視圖300，以及在所述系統(tǒng)建模環(huán)境200中的簡圖視圖350中的對應(yīng)的 簡圖符號736。如上所述，用戶10也規(guī)定所述MEMS器件模型150的哪些參數(shù)將被暴露在所 述系統(tǒng)建模環(huán)境200中。被暴露的參數(shù)作為所述簡圖符號736的管腳737被示出。所述簡 圖符號736的管腳737表示用于將所述簡圖符號736與所述系統(tǒng)建模環(huán)境中的簡圖中的一 個或者多個其他部件鏈接所需要的電連接。到所述MEMS器件模型150內(nèi)部的其他物理自 由度的額外的連接器可以基于用戶選擇被暴露。所述MEMS器件模型150的全局變量作為 所述MEMS器件符號736的參數(shù)被保留。如圖1所示，所述系統(tǒng)建模環(huán)境200包括簡圖編輯器210、電路仿真器220以及系 統(tǒng)部件庫230。所述簡圖編輯器210被用于創(chuàng)建和/或編輯系統(tǒng)模型250。用戶從所述系
13統(tǒng)部件庫230中選擇所述MEMS器件235以及電子部件231和233并且將它們放置在簡圖 視圖350中，在該簡圖視圖中所述模型部件231和233的符號化表示232和234與表示所 述MEMS器件模型150的簡圖符號236接合并且在兩個維度中向用戶顯示。用戶也在所述 簡圖視圖350中規(guī)定或者繪制所述符號352、354、356以及358之間的連接。圖8示出示范性的完整的系統(tǒng)模型250的簡圖視圖350。從所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境100 被輸入的簡圖符號802被連接到簡圖符號832和834，該簡圖符號832和834表示在所述 系統(tǒng)建模環(huán)境200中被添加到示范性MEMS器件235的、所述系統(tǒng)部件庫230的部件。用戶 配置被選擇的部件的參數(shù)，將它們的端口與被輸入的表示在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境中被創(chuàng)建的 MEMS器件的符號相互連接以在所述簡圖視圖350中創(chuàng)建整個器件的簡圖。本領(lǐng)域的技術(shù)人 員將理解所述用戶可以與設(shè)計(jì)MEMS器件模型的用戶(即所述MEMS設(shè)計(jì)者)相同?？商鎿Q 地，所述用戶可以是設(shè)計(jì)所述MEMS器件模型的簡圖視圖的用戶，即IC設(shè)計(jì)者。還應(yīng)當(dāng)理解 的是所述部件可以在從所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境輸入所述簡圖符號之前被選擇以及被配置。在可替換的實(shí)施例中，所述3D MEMS設(shè)計(jì)環(huán)境中的用戶可以請求仿真并且表示所 述MEMS器件的符號可以被自動輸出，在簡圖中被連接，并且在所述系統(tǒng)建模環(huán)境中被模擬 而不用額外的用戶動作。當(dāng)在所述簡圖視圖350中形成所述簡圖模型時，表示諸如晶體管、電阻器、電感器 以及電容器的電子部件的符號被連接用于創(chuàng)建所希望的電路行為。表示所述電子部件的符 號具有可以通過導(dǎo)線被連接到其他部件的管腳的端口或者管腳。每個管腳具有電壓并且將 電流輸入或者傳出所述部件。在所述簡圖獲取中，部件可以表示來自其他物理域的實(shí)體，諸 如塊、板、磁體、激光器、光學(xué)透鏡、靜電梳齒結(jié)構(gòu)以及電極。部件的符號端口表示用于電、機(jī) 械、磁、流體或者光源的輸入，或者可以是機(jī)械自由度的輸入或者輸出控制管腳，即平移以 及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。所述簡圖編輯器210維護(hù)對應(yīng)于所述簡圖視圖350的底層系統(tǒng)模型250。所述系 統(tǒng)模型250包含對所述系統(tǒng)部件231、233以及235的特定實(shí)例251、252、253以及254的引 用。不止一個實(shí)例可以引用相同的模型部件。所述系統(tǒng)模型250也包含所述部件實(shí)例251、 252,253以及254之間的連接255、256以及257。所述簡圖編輯器210也被用于規(guī)定定義每個簡圖部件實(shí)例251、252、253以及254 的參數(shù)的值。每個部件231、233和235的參數(shù)是部件定義的部分。所述MEMS器件235的 部件定義可以包括所述MEMS器件模型150的所有全局參數(shù)。所述MEMS器件235的部件參 數(shù)可以包括諸如位置、方向、長度、寬度以及高度的幾何尺寸、層名稱或者像密度以及彈性 系數(shù)的材料特性。在一個實(shí)施例中，在所述簡圖編輯器210中的MEMS器件235的部件中的 參數(shù)改變引起所述3D視圖300的自動同步的更新。圖9示出MEMS器件，即環(huán)形陀螺儀的示范性的3D視圖910。所述環(huán)形陀螺儀910 的MEMS器件模型150被輸出到所述系統(tǒng)建模環(huán)境200中。在用戶經(jīng)由所述簡圖編輯器210 的選擇之后，表示所述MEMS器件模型150的符號920被顯示在所述簡圖視圖250中。用戶 可以使用彈出窗口 930查看并且調(diào)整表示所述環(huán)形陀螺儀910的簡圖符號920的參數(shù)。本 領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)可所述彈出框930被提供用于示意的目的而不應(yīng)當(dāng)被看作限制，因?yàn)?用于調(diào)整所述簡圖符號920的其他機(jī)構(gòu)可以被使用而不背離本發(fā)明的范圍。在所述簡圖視 圖350中進(jìn)行的改變可以被傳遞到所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境100，并且所述環(huán)形陀螺儀的被更新的
143D顯示940可以在所述顯示設(shè)備14上被顯示。所述系統(tǒng)建模環(huán)境200也包括電路仿真器220。所述電路仿真器220被用于通過 在數(shù)值上求一組被耦合的常微分方程的積分來執(zhí)行在所述簡圖視圖350中被表示的系統(tǒng) 模型250的仿真。用戶可以在所述電路仿真器220中運(yùn)行所述簡圖模型250的仿真，該仿 真將在每個仿真點(diǎn)處(即時間步長或者頻率)評估所述MEMS器件的行為模型。用戶可以 運(yùn)行所述模型的DC、AC以及瞬態(tài)仿真來確認(rèn)所述器件性能。所述仿真的執(zhí)行產(chǎn)生仿真結(jié)果 240。所述仿真結(jié)果240被傳輸回到所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境100中以使用所述3D仿真結(jié)果顯像 器120來顯示。所述3D仿真結(jié)果顯像器120以編程方式提供所述單獨(dú)的MEMS部件(301、 302,303,304以及305)的3D視圖的連續(xù)更新，產(chǎn)生整個MEMS器件模型150的3D視圖300 的機(jī)械運(yùn)動的動態(tài)模擬。如圖10所示，在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境100中被提供的3D仿真結(jié)果顯像器120使用所 述仿真結(jié)果240、所述系統(tǒng)模型250以及所述MEMS器件模型150來向用戶10提供所述仿真 結(jié)果240的3D視圖300。來自對在所述簡圖視圖350中所畫出的系統(tǒng)模型250的仿真的仿 真結(jié)果240被饋送給所述3D仿真結(jié)果顯像器120。所述仿真結(jié)果顯像器120結(jié)合3D視圖 生成器112、114以及116工作以通過逐步地改變所述3D視圖300來反應(yīng)位置隨時間、頻率 或者在所述系統(tǒng)模型250的仿真期間被改變的任何其他物理量的變化而產(chǎn)生所述仿真結(jié) 果240的3D視圖300。圖11示出在本文中所論述的設(shè)計(jì)過程的可替換的總覽，包括所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境 100、所述系統(tǒng)建模環(huán)境100以及布局編輯器1100。如上所述，用戶創(chuàng)建3D MEMS器件模型 150，其表示所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境100中的MEMS器件。在所述MEMS器件模型150被完成之后， 其可以被輸出給系統(tǒng)建模環(huán)境200。所述模型輸出涉及創(chuàng)建表示所述MEMS器件235的簡圖 符號236，并且以與所述系統(tǒng)建模環(huán)境100兼容的格式輸出所述MEMS器件符號236以及對 應(yīng)的器件模型150兩者的步驟。被輸出的器件模型150可以網(wǎng)表237的形式，即描述系統(tǒng) 模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。被創(chuàng)建的符號236可以具有用于將所述MEMS器件符號236與所述系統(tǒng) 建模環(huán)境200中的其他簡圖符號鏈接所需要的電連接管腳。到所述MEMS器件模型內(nèi)部的 其他非電氣的自由度的額外的連接器可以可選地被暴露在所述MEMS器件符號236中。在 所述MEMS器件模型150中所使用的所有全局變量可以作為被創(chuàng)建的簡圖符號236的參數(shù) 被保留。這些參數(shù)可以包括幾何、材料或者在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境100中的器件定義期間所使 用的任何其他類型的全局變量。在所述系統(tǒng)建模環(huán)境200中，用戶通過在簡圖視圖200中將由所述符號236表示 的MEMS器件235與來自所述系統(tǒng)部件庫230的其他部件231、233以及235連接而形成系 統(tǒng)模型250。一旦完成所述系統(tǒng)模型250，用戶使用所述電路仿真器220來運(yùn)行所述系統(tǒng)模 型250的仿真。所述仿真結(jié)果240被輸出給所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境100中以被用在所述MEMS器 件模型150的3D視圖300的動態(tài)模擬中。當(dāng)用戶對所述設(shè)計(jì)滿意時，該用戶可以將參數(shù)化 的布局單元(p-cell)輸出給布局編輯器1100。圖12是本發(fā)明的實(shí)施例所遵循的步驟序列。當(dāng)用戶在3D設(shè)計(jì)環(huán)境中選擇參數(shù)化 的部件時所述序列開始(步驟1100)。用戶通過在3D視圖中裝配被選擇的部件來創(chuàng)建MEMS 器件模型(步驟1102)。被創(chuàng)建的MEMS器件模型接著被輸出到給統(tǒng)建模環(huán)境的部件庫(步 驟1104)。使用被輸出的MEMS器件模型在所述系統(tǒng)建模環(huán)境中被運(yùn)行或者正在被運(yùn)行的仿真或者協(xié)同仿真的結(jié)果可以接著在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境中被接收(步驟1106)。被接收的結(jié)果 可以在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境中以動態(tài)模擬的形式被顯示(步驟1108)。在上文中所論述的多物理場器件的行為模型足夠精細(xì)用于全面地表示所述多物 理場器件的行為，獲取例如所述機(jī)械自由度之間的交叉耦合。這些行為模型比降階模型或 者查找表更準(zhǔn)確。所述行為模型以及布局p-cell兩者都相對于取決于制造的變化以及所 述設(shè)計(jì)的幾何屬性被全面地參數(shù)化，允許在EDA環(huán)境中的設(shè)計(jì)以及良率優(yōu)化研究。在所述 多物理場器件以及系統(tǒng)建模環(huán)境之間的自動轉(zhuǎn)移以及交叉鏈接消除了在任何手動轉(zhuǎn)移過 程中都不可避免的人為誤差。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)可可以經(jīng)由諸如因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)將所述用戶10與所述計(jì)算 設(shè)備12分開。相似地，本發(fā)明的實(shí)施例所使用的部件可以在網(wǎng)絡(luò)上以分立的形式出現(xiàn)而不 是被整合在單個計(jì)算設(shè)備12中并且所述多物理場器件的部件可以被存儲在除部件庫以外 的其他地方。本發(fā)明可以作為在一個或者多個計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上或者在其中被實(shí)施的一個或 者多個計(jì)算機(jī)可讀程序被提供。所述介質(zhì)可以是軟盤、硬盤、壓縮盤、數(shù)字多用盤、閃存卡、 PROM、RAM、ROM或者磁帶。一般而言，計(jì)算機(jī)可讀程序可以任何編程語言來實(shí)現(xiàn)?？杀皇褂?的語言的一些例子包括FORTRAN、C、C++、C#或者JAVA。軟件程序可以被存儲在一個或者多 個介質(zhì)上或者存儲在其中作為目標(biāo)代碼。所述代碼可以在虛擬化的環(huán)境中運(yùn)行，諸如在虛 擬機(jī)中。運(yùn)行所述代碼的多個虛擬機(jī)可以存在于單個處理器中。由于一定的變化可以被進(jìn)行而不背離本發(fā)明的范圍，意圖是在上述說明中所包含 的或者在附圖中所示出的所有內(nèi)容應(yīng)示意性地而不是在字面意義上來解釋。本領(lǐng)域的技術(shù) 人員將明白在附圖中所畫出的步驟以及構(gòu)架的順序可以被改變而不背離本發(fā)明的范圍并 且在本文中所包含的圖示說明是本發(fā)明的眾多可能的描繪的單個例子。
權(quán)利要求
一種設(shè)計(jì)以及模擬微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，所述方法包括經(jīng)由三維(3D)MEMS設(shè)計(jì)環(huán)境選擇多個參數(shù)化的部件，所述參數(shù)化的部件中的每一個均與行為模型相關(guān)聯(lián)；用所述被選擇的多個參數(shù)化的部件在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境中創(chuàng)建參數(shù)化的MEMS器件模型；并且將所述MEMS器件模型輸出到系統(tǒng)建模環(huán)境中用于在電路仿真或者協(xié)同仿真中使用。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括接收利用所述被輸出的MEMS器件模型在所述系統(tǒng)建模環(huán)境中被執(zhí)行的簡圖設(shè)計(jì)的所 述電路仿真或者協(xié)同仿真的結(jié)果，所述結(jié)果在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境中被接收；并且 在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境中顯示所述電路仿真或者協(xié)同仿真的結(jié)果。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，其中顯示所述結(jié)果還包括當(dāng)在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境中顯示所述電路仿真或者協(xié)同仿真的結(jié)果時動態(tài)模擬所述MEMS 器件的運(yùn)動。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在所述電路仿真或者協(xié)同仿真期間評估使用MEMS部件庫的所述參數(shù)化的MEMS器件模 型，所述評估在所述系統(tǒng)建模環(huán)境與所述MEMS部件庫之間的通信建立之后在所述電路仿 真或者協(xié)同仿真的每個時間步長處發(fā)生。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中輸出所述MEMS器件模型還包括 輸出表示所述MEMS器件模型的符號，所述符號被放置在所述簡圖編輯器中的簡圖中。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述符號包括表示用于所述MEMS器件 模型的電連接的管腳。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，其中管腳的數(shù)量是用戶在創(chuàng)建所述MEMS器 件模型時可配置的。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括將參數(shù)化的布局單元從所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境向所述系統(tǒng)建模環(huán)境中的布局編輯器或者觀 察器輸出以允許所述布局單元的顯示，所述參數(shù)化的布局單元被用于生成所述MEMS器件 的所述布局的可視實(shí)例。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述選擇多個參數(shù)化的部件還包括 指示所述被選擇的參數(shù)化的部件中的一個的至少一個參數(shù)在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境以及所述系統(tǒng)建模環(huán)境的至少一個中被隱藏或者被暴露。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述被選擇的參數(shù)化的部件中的至少 一個包括材料參數(shù)。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述被選擇的參數(shù)化的部件中的至少 一個包括制造工藝參數(shù)。
12.—種設(shè)計(jì)以及模擬微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，所述方法包括 將參數(shù)化的MEMS器件模型輸入到系統(tǒng)建模環(huán)境中，從多個參數(shù)化的部件在3D設(shè)計(jì)環(huán)境中創(chuàng)建所述參數(shù)化的MEMS器件模型，所述參數(shù)化的部件中的每一個均與行為模型相關(guān) 聯(lián)；將表示所述參數(shù)化的MEMS器件模型的符號連接到所述系統(tǒng)建模環(huán)境中的簡圖中，所述簡圖顯示集成電路(IC)設(shè)計(jì)；并且在所述系統(tǒng)建模環(huán)境中執(zhí)行所述簡圖的電路仿真或者協(xié)同仿真。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法還包括將參數(shù)化的布局單元從所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境輸入到所述系統(tǒng)建模環(huán)境中的布局編輯器 中；并且根據(jù)所述參數(shù)化的布局單元產(chǎn)生所述MEMS器件的布局實(shí)例。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 向所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境輸出所述被執(zhí)行的電路仿真或者協(xié)同仿真的結(jié)果。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，其中包含用于所述MEMS器件模型的連通 性信息的網(wǎng)表由所述系統(tǒng)建模環(huán)境從所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境接收。
16.一種存儲用于設(shè)計(jì)以及模擬微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算 機(jī)可讀介質(zhì)，當(dāng)所述指令被執(zhí)行時其導(dǎo)致計(jì)算設(shè)備經(jīng)由三維(3D)設(shè)計(jì)環(huán)境選擇多個參數(shù)化的部件，所述參數(shù)化的部件中的每一個均與 行為模型相關(guān)聯(lián)；用所述被選擇的多個參數(shù)化的部件在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境中創(chuàng)建參數(shù)化的MEMS器件模 型；并且將所述MEMS器件模型輸出到系統(tǒng)建模環(huán)境中用于在電路仿真或者協(xié)同仿真中使用。
17.如權(quán)利要求16所述的介質(zhì)，其特征在于，其中所述指令還導(dǎo)致所述計(jì)算設(shè)備接收在所述系統(tǒng)建模環(huán)境中被執(zhí)行的簡圖設(shè)計(jì)的電路仿真或者協(xié)同仿真的結(jié)果，所述 結(jié)果在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境中被接收；并且在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境中顯示所述電路仿真或者協(xié)同仿真的結(jié)果。
18.如權(quán)利要求17所述的介質(zhì)，其特征在于，其中用于顯示所述結(jié)果的指令的執(zhí)行導(dǎo) 致所述計(jì)算設(shè)備當(dāng)在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境中顯示所述電路仿真或者協(xié)同仿真的結(jié)果時動態(tài)模擬所述MEMS 器件的運(yùn)動。
19.如權(quán)利要求17所述的介質(zhì)，其特征在于，其中所述指令的執(zhí)行導(dǎo)致所述計(jì)算設(shè)備 在所述電路仿真或者協(xié)同仿真期間評估使用MEMS部件庫的所述參數(shù)化的MEMS器件模型，所述評估在所述系統(tǒng)建模環(huán)境與所述MEMS部件庫之間的通信建立之后在所述電路仿 真或者協(xié)同仿真的每個時間步長處發(fā)生。
20.如權(quán)利要求16所述的介質(zhì)，其特征在于，其中用于輸出所述MEMS器件模型的所述 指令的執(zhí)行導(dǎo)致所述計(jì)算設(shè)備輸出表示所述MEMS器件模型的符號，所述符號被放置在所述簡圖編輯器中的簡圖中。
21.如權(quán)利要求16所述的介質(zhì)，其特征在于，其中所述符號包括表示用于所述MEMS器 件模型的電連接的管腳。
22.如權(quán)利要求21所述的介質(zhì)，其特征在于，其中管腳的數(shù)量是用戶在創(chuàng)建所述MEMS 器件模型時可配置的。
23.如權(quán)利要求16所述的介質(zhì)，其特征在于，其中所述指令的執(zhí)行導(dǎo)致所述計(jì)算設(shè)備 在所述顯示之后將參數(shù)化的布局單元從所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境向布局編輯器輸出，所述布局單元被用于生成所述MEMS器件的布局。
24.如權(quán)利要求16所述的介質(zhì)，其特征在于，其中用于選擇多個參數(shù)化的部件的指令 的執(zhí)行導(dǎo)致所述計(jì)算設(shè)備將所述被選擇的參數(shù)化的部件中的一個的至少一個參數(shù)標(biāo)識為在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境以 及所述系統(tǒng)建模環(huán)境的至少一個中被隱藏或者被暴露。
25.如權(quán)利要求16所述的介質(zhì)，其特征在于，其中所述被選擇的參數(shù)化的部件中的至 少一個包括材料參數(shù)。
26.如權(quán)利要求16所述的介質(zhì)，其特征在于，其中所述被選擇的參數(shù)化的部件中的至 少一個包括制造工藝參數(shù)。
27.一種存儲用于設(shè)計(jì)以及模擬微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算 機(jī)可讀介質(zhì)，當(dāng)所述指令被執(zhí)行時其導(dǎo)致計(jì)算設(shè)備將參數(shù)化的MEMS器件模型輸入到系統(tǒng)建模環(huán)境中，從多個參數(shù)化的部件在3D設(shè)計(jì)環(huán) 境中創(chuàng)建所述參數(shù)化的MEMS器件模型，所述參數(shù)化的部件中的每一個均與行為模型相關(guān) 聯(lián)；將表示所述參數(shù)化的MEMS器件模型的符號連接到所述系統(tǒng)建模環(huán)境中的簡圖中，所 述簡圖顯示集成電路(IC)設(shè)計(jì)；并且在所述系統(tǒng)建模環(huán)境中執(zhí)行所述簡圖的電路仿真或者協(xié)同仿真。
28.如權(quán)利要求27所述的介質(zhì)，其特征在于，其中所述指令的執(zhí)行還導(dǎo)致所述計(jì)算設(shè)備將參數(shù)化的布局單元從所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境輸入到布局編輯器中；并且 根據(jù)所述參數(shù)化的布局單元產(chǎn)生所述MEMS器件的布局。
29.如權(quán)利要求27所述的介質(zhì)，其特征在于，所述介質(zhì)還包括 向所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境輸出所述被執(zhí)行的電路仿真或者協(xié)同仿真的結(jié)果。
30.如權(quán)利要求27所述的介質(zhì)，其特征在于，其中包含用于所述MEMS器件模型的連通 性信息的網(wǎng)表由所述系統(tǒng)建模環(huán)境從所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境接收。
31.一種用于設(shè)計(jì)以及模擬微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括作為三維(3D)MEMS設(shè)計(jì)環(huán)境以及系統(tǒng)建模環(huán)境的主機(jī)或者與三維(3D)MEMS設(shè)計(jì)環(huán)境 以及系統(tǒng)建模環(huán)境通信的計(jì)算設(shè)備，所述3DMEMS設(shè)計(jì)環(huán)境允許經(jīng)由所述三維(3D)MEMS設(shè)計(jì)環(huán)境選擇多個參數(shù)化的部件，所述參數(shù)化的部件中的每 一個均與行為模型相關(guān)聯(lián)；用所述被選擇的多個參數(shù)化的部件在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境中創(chuàng)建參數(shù)化的MEMS器件模型；將所述MEMS器件模型輸出到所述系統(tǒng)建模環(huán)境中；并且接收利用所述被輸出的MEMS器件模型在所述系統(tǒng)建模環(huán)境中被執(zhí)行的簡圖設(shè)計(jì)的電 路仿真或者協(xié)同仿真的結(jié)果，所述結(jié)果在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境中被接收；以及與所述計(jì)算設(shè)備通信的顯示設(shè)備，所述顯示設(shè)備在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境中顯示所述電路 仿真或者協(xié)同仿真的結(jié)果。
32.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中所述被選擇的參數(shù)化的部件中的一 個包括材料參數(shù)。
33.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中所述被選擇的參數(shù)化的部件中的一 個包括制造工藝參數(shù)。
34.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中所述結(jié)果在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境中的顯 示動態(tài)模擬所述MEMS器件的運(yùn)動。
全文摘要
本發(fā)明論述了用于設(shè)計(jì)以及模擬諸如MEMS器件的多物理場器件的3D多物理場設(shè)計(jì)環(huán)境(“3D設(shè)計(jì)環(huán)境”)。所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境以編程方式與適用于模擬信號ICs、混合信號ICs以及多物理場系統(tǒng)的系統(tǒng)級設(shè)計(jì)和仿真的系統(tǒng)建模環(huán)境集成。使用參數(shù)化的模型部件在所述3D設(shè)計(jì)環(huán)境中的3D圖形視圖中創(chuàng)建參數(shù)化的MEMS器件模型，每個所述參數(shù)化的模型部件均與底層行為模型相關(guān)聯(lián)。在所述MEMS器件模型被完成之后，其可以被輸出給系統(tǒng)建模環(huán)境而不用使所述模型經(jīng)受初步的有限元網(wǎng)格劃分。
文檔編號G06F17/50GK101971177SQ200880126135
公開日2011年2月9日 申請日期2008年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者G·羅倫茨, M·凱蒙 申請人:科文托爾公司