直面软件卡脖子问题！北大卢朓：纳米尺度半导体器件的数值模拟

「超级云讲堂第62期」

指导单位：中国计算机学会高性能计算专业委员会

主办单位：北京超级云计算中心

直播平台： bilibili、视频号、知乎、抖音

本期嘉宾：卢朓，北京大学数学科学学院副教授、博士生导师，北京大学重庆大数据研究院基础软件中心执行主任。

第62期 内容预告

纳米尺度半导体器件的数值模拟

半导体器件已经进入了纳米时代，量子效应对器件特性的影响变得越来越不可忽略。我们提出了考虑限制方向的量子效应的多子带玻尔兹曼方程模型，开发了一个器件模拟程序。多子带玻尔兹曼方程考虑了限制方向的量子效应，而输运方向的量子效应则可以使用魏格纳方程来建模。半导体器件模拟是EDA的一部分，为了解决软件卡脖子的问题，我们开发了通用型数值计算软件-北太天元数值计算通用软件，未来将把我们在器件模拟上的程序开发成北太天元的插件，为EDA的教学和研发贡献一份力量。

1. 计算机发展历史简介，摩尔定律，半导体器件尺寸不断变小，从而引出纳米半导体器件，介绍一种典型的纳米半导体起器件：双栅金属氧化物场效应晶体管。沟道垂直的限制方向的尺寸效应需要考虑，从而引出多子带玻尔兹曼方程。

2. 介绍我们提出的求解多子带玻尔兹曼方程的非分裂的非负通量守恒的二阶有限体积数值方法，以及数值结果。

3. 输运方向上的量子效应可以用魏格纳方程，介绍我们在稳态魏格纳方程入流边值问题的解的对称性方面获得的一个颠覆直觉的结果。

4. 介绍我们提出的高效的数值格式求解魏格纳方程模拟振荡隧穿二极管，重现了电滞和微分负阻现象。

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5. 介绍李若和卢朓领衔开发的国产数值计算通用软件-北太天元。

特邀讲师

卢朓 副教授

卢朓，北京大学数学科学学院副教授、博士生导师，北京大学重庆大数据研究院基础软件中心执行主任，北太振寰（重庆）科技有限公司创始人、执行董事，领衔开发的国产数值计算通用软件-北太天元，任北京计算数学学会第九届和第十届常务理事。

研究方向：电磁场和电磁波、量子力学和半导体载流子输运等方面相关的建模、算法和模拟。

个人主页:

北太天元

北太天元数值计算通用软件（以下简称“北太天元”）是在北京大学数学科学学院、北京大学大数据分析与应用技术国家工程实验室、北京大学重庆大数据研究院的指导和支持下，在实验室主任首席科学家、北京大学数学科学学院李若教授，实验室执行主任首席技术官、数学科学学院卢朓副教授的领衔下，由北京大学重庆大数据研究院数值计算实验室自主研发的国产科学计算软件。该软件实现了国产科学计算软件领域“根技术”的突破，将为我国科研工作提供具有完全自主知识产权的软件支撑。

产品体系架构图

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