TCAD - Synopsys

Synopsys사의 TCAD는 유료 상용 소프트웨어로, 일반적으로 반도체 디바이스의 동작과 제조 공정을 시뮬레이션하는 데 사용됩니다. TCAD를 이용하여 고에너지 이온 충돌 시 생성되는 전자-정공 쌍, 전하 수송, 트랩 생성 등 다양한 방사선 효과를 물리 기반 모델로 구현할 수 있으며, 특히 LET 기반 SEU/SET 분석 및 TID 영향 평가에 널리 사용됩니다. Transient Simulation을 통해 시간에 따른 전류 밀도, 전압 이상 현상, 트랜지스터 파라미터 변화 등을 정밀하게 모델링할 수 있습니다. 실제 SEE 실험 전 사전 정량화를 위한 분석도구로 자리 잡고 있습니다.

synopsysTCAD

Synopsys - TCAD

이미지 출처: © Synopsys Inc. / SIMDET 2021 School Presentation (2021)

FLUKA - CERN, INFN

FLUKA는 입자 수송 및 물질 상호작용을 정밀하게 시뮬레이션할 수 있는 Monte Carlo 기반의 범용 코드입니다. 비상업적 용도에 한해 무료로 사용 가능하며, 고에너지 물리, 의료물리, 우주방사선 환경 분석 등 다양한 분야에서 사용됩니다. 방사선 보호, 선량 평가, 물질 내 에너지 침착, 입자 샤워 예측 등에서 정확도 높은 결과를 제공합니다. 특히 DICOM 의료 이미지 기반 3D 시뮬레이션 및 우주 입자에 의한 복잡한 상호작용 모델링이 가능한 것이 큰 장점입니다.

FLUKA

DICOM 3D voxel irradiation with 200 MeV proton beam

이미지 출처: CERN / flair.cern

Geant4 - CERN

Geant4는 CERN에서 개발된 오픈소스 C++ 기반 시뮬레이션 툴킷으로, 입자와 물질의 상호작용을 정밀하게 추적하고 분석할 수 있습니다. 물리 모델 설정의 자유도가 매우 높아, 다양한 에너지 범위에서의 복합 반응 분석이 가능합니다. 의료 영상, 방사선 치료, 우주 방사선, 검출기 개발 등 폭넓게 사용되며, 사용자가 직접 시나리오를 정의하고 세부 물리 과정 선택이 가능한 구조를 가집니다. Geant4는 실험 검출기나 반도체 소자에서 발생하는 2차 입자의 궤적, 에너지 침착, 전하 생성 등을 시뮬레이션하는 데 특히 유리합니다.

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A 20-GeV-positron-induced shower in a longitudinally unsegmented fiber calorimeter

이미지 출처: © CERN / EP News — https://ep-news.web.cern.ch

CHALICE - US Naval Research Raboratory

CHALICE는 미국 해군연구소(NRL)에서 개발한 펄스 레이저 시뮬레이터로 SEE 실험 시 생성되는 전하 밀도 분포를 2D/3D로 정밀하게 계산할 수 있도록 설계되었습니다. 레이저의 파장, 펄스 폭, 흡수 계수 등을 입력하여 민감 영역(Sensitive Volume, SV)에 침착된 전하량, 전자-정공 분포, 에너지 침투 깊이 등을 시뮬레이션할 수 있으며, 레이저를 통해 실험적으로 모사되는 LETL (Laser-equivalent LET)를 산정하는 데 유용합니다.

chalice

2-D Carrier Density Distribution

이미지 출처: Chalice User Manual, Rev 1.0. nanoHUB.org, https://nanohub.org/resources/41038

OMERE - TRAD

OMERE는 프랑스 TRAD 사가 개발한 프리웨어로, 우주환경에 따른 반도체 부품의 방사선 영향 예측을 위한 전용 플랫폼입니다. 입자 플럭스 기반 SEE, TID, DD, 태양전지 열화 분석을 지원하며, 다양한 우주환경 모델 (AE8/AP8, CREME96, ISO 15390 등)을 포함합니다. LEO, MEO, GEO, 달 궤도 환경 설정이 가능하고, 태양주기, 자기권 구조, 쉴딩 효과까지 입력하여 실환경에 근접한 시뮬레이션이 가능합니다. OMERE는 SEE 분석 외에도 부품 등급화, 임무 기반 평가에 실제 적용되고 있습니다.

omere

2-D Carrier Density Distribution

이미지 출처: Chalice User Manual, Rev 1.0. nanoHUB.org, https://nanohub.org/resources/41038


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