CAO – Ce n'est pas que pour les mécaniciens, vous savez

Introduction - Redéfinir la CAO

Lorsque la plupart des gens entendent "CAO", ils pensent à des logiciels de conception mécanique en 3D, tels que SolidWorks, AutoCAD ou CATIA. L'association est naturelle : les outils sont visuels, tactiles et tangibles. Mais la CAO, dans son sens littéral, c'est-à-dire l'utilisation d'ordinateurs pour aider à la conception, doit-elle se limiter à cet espace mécanique ? Je sais que c'est une question suggestive. Pourtant, une grande partie de l'industrie de l'optique semble encore figée dans cet état d'esprit.

Outils actuels - Mises en correspondance, pas conception

J'imagine que beaucoup de ceux qui lisent ces lignes se disent "mais nous avons...". Zemaxou Code-V"ou "qu'en est-il de LightTools, Osloou Fred?". Ce n'est pas faux. Nous disposons de ces outils, et ce pour une bonne raison : ils fonctionnent. Mais permettez-moi de répondre à cela par une question : Combien de paramètres (ou de nombres) sortent par rapport à combien entrent ?

Qu'est-ce que cela a à voir avec quoi que ce soit ? Si je dois fournir 10 chiffres et en obtenir 10, ces outils nous donnent-ils vraiment des réponses - ou ne font-ils que mettre en correspondance les entrées et les sorties sans apporter de véritable éclairage ? Comment savoir si les résultats sont significatifs si l'on ne sait pas déjà que les données d'entrée sont correctes ? Cela peut sembler brutal, mais la vieille règle informatique s'applique toujours : "garbage in, garbage out". Les données d'entrée sont importantes.

Vision - Concevoir sans hypothèses

Peut-on concevoir des produits sans faire d'hypothèses ? Je pense que oui, et l'ordinateur est l'outil idéal pour cela. Ce n'est pas une grande surprise. Le moyen d'y parvenir est de relier les paramètres libres de nos systèmes, tels que tous les paramètres dont nous avons besoin pour que les outils de traçage de rayons fassent leur magie, aux paramètres de performance.

Prenons l'exemple générique d'un système qui reçoit de la lumière laser, la transforme et produit l'effet désiré. L'ordinateur permet de modéliser l'ensemble du processus, jusqu'à l'attribution d'une valeur au résultat que le client peut reconnaître et relier directement à la performance commerciale

Dans l'industrie de la lithographie, il reconnaîtrait la taille minimale des éléments, l'uniformité du CD ou le repérage. Il ne serait pas en mesure de se référer à un chiffre pour l'aberration sphérique ou la coma, quelle que soit la qualité de votre optique. Cela ne lui dit pas ce qu'il a besoin de savoir, et la plupart des propriétaires de produits ne le savent pas non plus.

Application - Les mesures de performance réelles sont importantes

Cependant, lorsque nous lions nos paramètres de conception aux paramètres de performance par le biais de modèles, non seulement nous établissons un lien entre ce que veulent nos clients et ce que nous devons faire, mais nous apprenons également comment le système que nous concevons fonctionne en interne. connecté, et cela peut être une excellente approche non seulement pour comprendre comment les exigences sont liées à nos objectifs de conception pour les modules individuels, mais aussi pour identifier nos priorités.

L'ingénieur d'application

Alors que nous parlons de l'application, et c'est un peu une digression, les ingénieurs d'application bénéficieront grandement d'un support logiciel système adéquat. C'est une tâche pratiquement impossible d'être le point d'accès technique pour le client tout en restant au courant du fonctionnement réel des choses.

Les outils de simulation de systèmes de construction sont coûteux, alors pourquoi ne pas en récolter les bénéfices sur tous les fronts et inclure les ingénieurs d'application.

With custom software, we can also decide how to distribute this software, and the browser has become a very interesting frontend for doing this. There’s almost no difference building graphical user interfaces for the desktop and for the browser, where the latter allows us to completely sidestep distribution questions, platforms and installers. The browser (with so many of them being based on Chromium) offers a very unified and stable platform, well worth exploring with tools like Leptos ou Dioxus (Yew, et bien d'autres). C'est une infrastructure intéressante qui est en cours de développement et qui, je crois, a sa place dans cet espace.

La théorie en pratique

Bien que tout cela semble générique et théorique, cette approche de la conception dans l'ordinateur a été utilisée pour concevoir le système de gestion de l'information. Système d'écriture directe LDI-5s depuis le début. À l'époque, nous n'avions jamais conçu de résine sèche, dans un premier système UV à imagerie mixte (incohérente-partiellement cohérente), anamorphique, à taille de pixel mixte. À l'époque, nous connaissions le SLM 2D, un système d'écriture de masque propre, une résine à fort contraste et un modulateur de 2 giga-pixels par seconde avec une vitesse de balayage de 80 mm/s et une source de lumière presque idéale, le laser à excimères. À présent, nous devions concevoir un modulateur 1D, balayant à 2000 mm/s avec quatre télescopes rotatifs pour atteindre des temps d'écriture de 60 secondes sur des substrats de 500 mm x 500 mm, et si nous avions essayé de deviner l'un des paramètres affectant le système optique, le risque de devoir le faire plus d'une fois était tout à fait réel.

However, this design was all but exhausted in the computer. Writing characteristics, SLM micro-mirror dynamics, optical subsystem requirements, NA (different in X and Y), pixel size (different in X and Y), was optimized in the computer. Every aspect of the machine was pushed to its limits. Even the SLM, used at a pixel rate of 2MHz, was used above its mirror resonance frequency. The link claims 1MHz pixel rate. Interestingly, with “future perspective: up to 1.6 MHz”. To this, yours truly will add, 1.6 was the factor between pixel rate and resonance frequency. The modulator could be used above its resonance frequency thanks to critical micro-mirror damping and ratio of optical resolution and pixel size of about 0.2 — rather small even for a mask writer, but dry film resist needs to be exposed much above the iso-focal dose, so the optical resolution of the system is substantially higher than the minimum feature size. A tough choice to make for a system which screams “give me writing capacity”, but one you can make if you can back it up by numbers and track record.

Nous avons même fourni outils de métrologie pour l'intégration du système.

Il s'agit de Senslogic

Cette expérience, et la façon dont elle a bien fonctionné, se retrouvera dans la gamme de services proposés par Senslogic aujourd'hui. Les lecteurs trouveront des fragments de cette histoire dans diverses discussions techniques sur ce site, mais je pense que c'est le premier article présenté dans cette perspective de conception assistée par ordinateur. À mon avis, le laboratoire n'est pas l'endroit pour apprendre – l'ordinateur l'est. Le laboratoire est l'endroit pour vérifier vos modèles. Le laboratoire n'est pas là où l'on apprend – c'est là où l'on vérifie. C'est là où l'on acquiert de la confiance dans son processus. Concevez une fois. Construisez en toute confiance – à tout moment, à chaque fois.

Exemple concret

J'ai quelque chose à mentionner qui s'est passé hier. J'ai écrit beaucoup de logiciels de modélisation pour un client, liés à la modélisation par premiers principes, à l'analyse d'images et aux logiciels de gestion.

The meeting started with something like, “Jarek, I think you are going to like this”. “Can you see which of those images is simulated and which one is captured with the camera”. And literally, each image is a sum of 100 images combined from different positions and varying object configurations. It’s a fairly complex exposure system, both in the lab and obviously also in the modeling.

Il m'a fallu du temps, et ce seulement parce que je savais qu'il y avait encore une différence entre le modèle et l'installation de laboratoire, donc je savais quoi chercher, mais aussi grâce à la qualité des deux résultats, qui révéleraient de minuscules oscillations.

But the point is, we did a lot of research with the modeling tools, and after all that effort, it was great to see those results reproduced in the lab. It was like being part of the A-team: “I love when a plan comes together.”