Simulation numérique et modélisation

La simulation numérique et la modélisation physique sont des outils essentiels pour favoriser et accélérer le développement de toutes les technologies avancées, depuis la conception de processus jusqu’à la preuve de concept.

Au niveau des matériaux, les simulations atomistiques sont utilisées pour prédire, anticiper, comprendre et optimiser les propriétés thermiques, mécaniques, thermodynamiques ou optiques des nouveaux matériaux, en fonction des spécifications requises. Au niveau de l’intégration des composants et des processus, les modèles physiques construits à partir de simulations ab initio et des résultats expérimentaux peuvent être mis en œuvre dans des outils de simulation par la méthode des éléments finis et des différences finies.

Ces outils de conception assistée par ordinateur sont ensuite utilisés pour mettre en place le flux du processus de fabrication et pour optimiser la conception du dispositif. Par exemple, pour permettre la conception de circuits intégrés, des modèles compacts (ou SPICE) se révèlent indispensables pour reproduire avec précision le comportement des dispositifs actifs et passifs sur l’ensemble du domaine de fonctionnement.

Dans le domaine de l’énergie, la simulation numérique sera utilisée pour améliorer les batteries Li-ion et les piles à combustible, en permettant le développement de nouveaux matériaux et d’électrodes optimisées et en prédisant les durées de vie.

La recherche dans le domaine de la simulation numérique et de la modélisation fait appel à de solides compétences en physique, en mathématique appliquée et en programmation. Ces travaux reposent sur une interaction étroite entre plusieurs domaines : la recherche sur les matériaux, l’intégration des processus, l’ingénierie des composants, les caractérisations physico-chimiques et électriques, la caractérisation opérando et la conception des systèmes.

Grâce à son vaste parc d’équipements et à ses compétences dans tous ces domaines, le CEA innove dans la modélisation multi-physique, la simulation numérique et la conception de matériaux et de prototypes virtuels.