Estudio, Modelado e Implementación Paralela de Sistemas Celulares Utilizados en Microfabricación

Abstract

La presente tesis toma como eje central el modelado de sistemas dinámicos mediante Autómatas Celulares (ACs). Los ACs permiten modelar un sistema enunciando el comportamiento microscópico a fin de obtener un comportamiento macroscópico correcto. Una de los principales campos donde esta metodología ha sido aplicada (y la cual forma otro de los puntos centrales de esta tesis) es el modelado del Grabado Anisótropo Húmedo (GAH). El GAH es un proceso químico el cual permite realizar microestructuras de silicio tridimensionales, lo que le ha permitido convertirse en una importante técnica de microfabricación. El GAH se utiliza para el micromaquinado de Sistemas Micro-Electro-Mecánicos (MEMS). Los MEMS consisten en la integración de elementos mecánicos, sensores, actuadores y electrónica en un substrato de silicio común a través de la tecnología de microfabricación. Los MEMS tienen una gran influencia en la industria puesto que dispositivos fabricados mediante esta tecnología se utilizan de forma intensiva en diversos campos tales como: sistemas de seguridad en automoción, sensores de movimiento en electrónica de consumo o inyectores en sistemas de impresión. El GAH es un proceso complejo cuyo resultado depende en gran medida de los diversos parámetros del proceso: (disolución, temperatura, tiempo), por lo que la utilización de un simulador previo a la realización del experimento puede suponer un gran ahorro en cuestión de tiempo y material. Los simuladores actuales de GAH basados en ACs poseen diversas limitaciones: Tiempos de computación muy elevados debido a los altos requisitos computacionales de los ACs, un reducido conjunto de calibraciones existentes, así como la imposibilidad de simular el GAH basado en nuevos atacantes tales como TMAH+Triton. La resolución de estas limitaciones es abordada en diversos capítulos de la tesis.