半导体器件常用的仿真模拟软件有什么？ 有comsol，还有哪些？ 以及它们的优缺点或互补。

楼主的提问，就有点带偏别人的感觉，或者，你已经被别人带偏了。

首先，半导体是一门非常专业的学科，半导体器件仿真肯定需要专业的仿真软件，而通用CAE类的软件是无法解决大多数技术细节问题的，comsol， ansys，abaqus,就是通用CAE软件，据我了解前者在低频电磁，电化学，这一块还可以；中者，包含了很多软件，体系庞大却没好好消化，对这个了解的少，不发表意见；后者，材料，结构、岩土用的多；

其次，半导体器件仿真，这行业里站在高处的大牛，还是用TCAD类的软件较多，可以了解下国内主要做半导体的单位，高校、研究所、企业，基本上都是用这些软件，Synopsys的算一个，Crosslight算一个，NEXTNANO算一个，，，，，等等，其实很简单，你把这些软件放在网上一搜别人做的成果就知道哪些软件用的多，出的成果多；

不过，像Synopsys这类自己就做半导体的这类厂家，考虑到知识产权和保密问题，有一定的知识壁垒，所以这类的软件傻贵傻贵。NEXTNANO算是比较学术的一个，很久之前是开源的，现在借助他们的学校和研究所，正在走商业化，毕竟要存活嘛；

如果要学习TCAD软件也不容易啊，运气好的话，可以碰到技术比较过硬，而且还靠谱的厂家或者工程师，还会多帮忙指导指导；如果碰到只顾卖产品，无技术服务，那就惨了，，，，此为后话，一定要擦亮双眼，多做技术沟通和交流。很多技术型的公司非常乐意做技术交流的，双方互相学习共同提高嘛。

国内自己的自主研发的半导体软件，极少啊；国内做大型的工程计算软件，毕竟在前期缺少了知识储备和经验积累，现在别人制裁，就没辙了，哎，扯远了........

COMSOL Multiphysics是以有限元法为基础，通过求解偏微分方程（单场）或偏微分方程组（多场）来实现真实物理现象的仿真，被当今世界科学家称为“第一款真正的任意多物理场直接耦合分析软件”。用数学方法求解真实世界的物理现象，COMSOL Multiphysics以高效的计算性能和杰出的多场双向直接耦合分析能力实现了高度精确的数值仿真。目前已经在声学、生物科学、化学反应、弥散、电磁学、流体动力学、燃料电池、地球科学、热传导、微系统、微波工程、光学、光子学、多孔介质、量子力学、射频、半导体、结构力学、传动现象、波的传播等领域得到了广泛的应用。大量预定义的物理应用模式，范围涵盖从流体流动、热传导、到结构力学、电磁分析等多种物理场，用户可以快速的建立模型。COMSOL中定义模型非常灵活，材料属性、源项、以及边界条件等可以是常数、任意变量的函数、逻辑表达式、或者直接是一个代表实测数据的插值函数等。预定义的多物理场应用模式， 能够解决许多常见的物理问题。同时，用户也可以自主选择需要的物理场并定义他们之间的相互关系。当然，用户也可以输入自己的偏微分方程（PDEs），并指定它与其它方程或物理之间的关系。COMSOL Multiphysics力图满足用户仿真模拟的所有需求，成为用户的首选仿真工具。它具有用途广泛、灵活、易用的特性，比其它有限元分析软件强大之处在于，利用附加的功能模块，软件功能可以很容易进行扩展。

COMSOL多物理场仿真软件以高效的计算性能和杰出的多场耦合分析能力实现了精确的数值仿真，已被广泛应用于各个领域的科学研究以及工程计算，为工程界和科学界解决了复杂的多物理场建模问题。光电作为物理类专业课程中极为重要的一部分，其教学内容一直受到各个高校的重视。结合目前许多学生对实验开展的痛难点，将COMSOL仿真引入实验当中，通过软件的可视化处理有效直观的展示光电仿真的流程，与实验数据结合，使得文章内容具有说服力、预见性和新颖性。为解决大家在COMSOL仿真学习过程中遇到的问题，北京软研国际信息技术研究院特举办“COMSOL Multiphysics多物理场仿真技术与应用”光电专题线上培训班（二十七期），本次培训由互动派（北京）教育科技有限公司具体承办。

“COMSOL 多场耦合仿真技术与应用”光电专题培训大纲（二十七期）

(一) 案列应用实 *** 教学：

案例一光子晶体能带分析、能谱计算、光纤模态计算、微腔腔膜求解

案例二类比凝聚态领域魔角石墨烯的moiré 光子晶体建模以及物理分析

案例三传播表面等离激元和表面等离激元光栅等

案例四超材料和超表面仿真设计，周期性超表面透射反射分析

案例五光力、光扭矩、光镊力势场计算

案例六波导模型（表面等离激元、石墨烯等）本征模式分析、各种类型波导的传输效率求解

案例七光-热耦合案例

案例八天线模型

案例九二维材料如石墨烯建模

案例十基于微纳结构的电场增强生物探测

案例十一一散射体的散射,吸收和消光截面的计算

案例十二拓扑光子学：拓扑边缘态和高阶拓扑角态应用仿真

案例十三二硫化钼的拉曼散射

案例十四磁化的等离子体、各向异性的液晶、手性介质的仿真

案例十五光学系统的连续谱束缚态

案例十六片上微纳结构拓扑优化设计(特殊情况下，利用二维系统来有效优化三维问题)

案例十七形状优化反设计：利用形状优化设计波导带通滤波器

案例十八非厄米光学系统的奇异点：包括PT对称波导结构和光子晶体板系统等

案例十九微纳结构的非线性增强效应，以及共振模式的多极展开分析

案例二十学员感兴趣的其他案例

(二) 软件 *** 作系统教学：

COMSOL

软件入门

初识COMSOL仿真——以多个具体的案例建立COMSOL仿真框架，建立COMSOL仿真思路，熟悉软件的使用方法

COMSOL软件基本 *** 作

Ø

参数，变量，探针等设置方法、几何建模

Ø

基本函数设置方法，如插值函数、解析函数、分段函数等

Ø

特殊函数的设置方法，如积分、求极值、求平均值等

Ø

高效的网格划分

前处理和后处理的技巧讲解

Ø 特殊变量的定义，如散射截面，微腔模式体积等

Ø 如何利用软件的绘图功能绘制不同类型的数据图和动画

Ø 数据和动画导出

Ø 不同类型求解器的使用场景和方法

COMSOL

软件进阶

COMSOL中RF、波动光学模块仿真基础

Ø COMSOL中求解电磁场的步骤

Ø RF、波动光学模块的应用领域

RF、波动光学模块内置方程解析推导

Ø

亥姆霍兹方程在COMSOL中的求解形式

Ø

RF方程弱形式解析，以及修改方法(模拟特殊本构关系的物质)

Ø

深入探索从模拟中获得的结果

（如电磁场分布、功率损耗、传输和反射、阻抗和品质因子等）

边界条件和域条件的使用方法

Ø 完美磁导体和完美电导体的作用和使用场景

Ø 阻抗边界条件、过度边界条件、散射边界条件、周期性边界条件的作用

Ø 求解域条件：完美匹配层的理论基础和使用场景、 PML网格划分标准

Ø 远场域和背景场域的使用

Ø 端口使用场景和方法

Ø 波束包络物理场的使用详解

波源设置

Ø 散射边界和端口边界的使用方法和技巧（波失方向和极化方向设置、S参数、反射率和透射率的计算和提取、高阶衍射通道反射投射效率的计算）

Ø 频域计算、时域计算

Ø 点源,如电偶极子和磁偶极子的使用方法

Ø 背景场的作用及使用方法

材料设置

Ø 计算模拟中各向同性,各向异性,金属介电和非线性等材料的设置

Ø 二维材料,如石墨烯、MoS2的设置

Ø 特殊本构关系材料的计算模拟(需要修改内置的弱表达式)

网格设置

Ø 精确仿真电磁场所需的网格划分标准

Ø 网格的优化

Ø 案列教学

COMSOL WITH

MATLAB功能简介

Ø

COMSOL WITH MATLAB 进行复杂的物理场或者集合模型的建立(如超表面波前的衍射计算)

Ø COMSOL WITH

MATLAB 进行复杂函数的设置(如石墨烯电导函数的设置和仿真)

Ø COMSOL WITH

MATLAB 进行高级求解运算和后处理

Ø COMSOL WITH

MATLAB求解具有色散材料的能带

三、部分案例图示：

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