COMPASS

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로드맵 ​

이 문서는 COMPASS의 계획된 개발 방향을 개략적으로 설명합니다. 항목은 우선순위와 예상 일정별로 구성되어 있습니다. 우선순위는 커뮤니티 피드백과 연구 필요에 따라 변경될 수 있습니다.

단기 (v0.2.0) ​

웹 UI ​

  • 브라우저 기반 시뮬레이션 설정 및 결과 시각화
  • 실시간 단면 미리보기를 갖춘 픽셀 스택 편집기
  • 대화형 QE 스펙트럼 및 필드 분포 플롯
  • 장시간 실행 시뮬레이션을 위한 작업 큐
  • Python 백엔드(FastAPI)와 최신 프론트엔드 프레임워크 기반으로 구축

자동 최적화 ​

  • 픽셀 파라미터(마이크로렌즈 높이, BARL 두께, DTI 폭)의 그래디언트-프리 최적화
  • 목적 함수: 광대역 QE 최대화, 크로스토크 최소화, 색 분리 최대화
  • 효율적인 파라미터 탐색을 위한 베이지안 최적화(Bayesian optimization, Optuna)
  • 제약 조건 지원: 총 스택 높이, 제조 설계 규칙, 물질 가용성
  • QE 대 크로스토크 트레이드오프를 위한 다목적 파레토 프론트(Pareto front)

추가 FDTD 솔버 ​

  • fdtdz: TPU/GPU 클러스터에서 극한의 성능을 위한 JAX 기반 시스톨릭(systolic) GPU FDTD
  • Meep: 가장 성숙한 오픈소스 FDTD인 MIT 전자기 방정식 전파 통합

향상된 원뿔 조명 ​

  • Zemax OpticStudio에서의 광선 파일 임포트 (ZRD 형식)
  • 임의의 동공 형상 (원형, 직사각형, 환형)
  • 비네팅(vignetting) 및 동공 수차 모델링
  • 화각별 F-수 변화

중기 (v0.3.0) ​

TCAD 통합 ​

  • Sentaurus 또는 유사 TCAD 도구와의 인터페이스를 통한 전기 시뮬레이션
  • 드리프트-확산(drift-diffusion) 솔버의 입력으로 COMPASS 광학 생성 프로파일 내보내기
  • 광학 + 전기 결합 QE 예측
  • 전체 TCAD 없이 근사적 전기 크로스토크를 위한 캐리어 확산 모델

고급 물질 모델 ​

  • 금속용 드루드-로렌츠(Drude-Lorentz) 분산 (광대역 FDTD 호환성)
  • 온도 의존 광학 상수
  • 양자점(quantum dot) 및 페로브스카이트(perovskite) 컬러 필터 물질
  • 유연 센서용 유기 광검출기 물질
  • 이방성 물질 (복굴절 층)

대형 단위 셀 지원 ​

  • 4x4, 6x6, 8x8, 10x10 단위 셀의 효율적 처리
  • 대형 행렬(푸리에 차수 > 20)을 위한 메모리 최적화 RCWA
  • 멀티 GPU 시스템에서의 FDTD 영역 분할
  • 쿼드 베이어(Quad Bayer) 및 노나셀(nonacell, 3x3) 패턴 지원

배치 처리 및 HPC ​

  • 클러스터 환경을 위한 Slurm/PBS 작업 제출
  • 다수 노드에 걸친 분산 파장 스윕
  • 장시간 스윕을 위한 체크포인트 및 재시작
  • 진행 모니터링 대시보드

장기 (v1.0.0) ​

3D CAD 임포트 ​

  • 실제 파운드리 픽셀 설계를 위한 GDSII 레이아웃 임포트
  • 복잡한 3D 구조를 위한 STL/OBJ 메시 임포트
  • FDTD 그리드 생성을 위한 자동 복셀화(voxelization)
  • 층별 공정 흐름 정의

ISP 공동 시뮬레이션 ​

  • 이미지 신호 처리(ISP, Image Signal Processing) 파이프라인 통합
  • COMPASS QE 데이터에서 시뮬레이션된 원시(raw) 베이어 이미지 생성
  • 잡음 모델 (광자 샷 잡음, 읽기 잡음, 암전류)
  • 디모자이크(demosaic) 및 색 보정 평가
  • 종단 간 이미지 품질 지표 (SNR, 색 정확도, MTF)

머신러닝 대리 모델 ​

  • COMPASS 시뮬레이션 데이터로 학습된 신경망 대리 모델(surrogate model)
  • 대화형 설계 탐색을 위한 실시간 QE 예측
  • 픽셀 기하학 간 전이 학습(transfer learning)
  • 학습 데이터 범위를 넘어선 외삽을 위한 물리 기반 신경망(physics-informed neural network)

역설계 ​

  • 수반법(adjoint method)을 이용한 픽셀 구조의 토폴로지 최적화
  • 자유형 마이크로렌즈 및 메타표면 설계
  • 제조 제약 최적화 (최소 피처 크기, 층 수 제한)
  • 다파장, 다각도 동시 최적화

추가 솔버 백엔드 ​

  • Lumerical FDTD 인터페이스 (검증용 상용 솔버)
  • COMSOL Multiphysics FEM 인터페이스
  • 해석적 그래디언트를 지원하는 자체 FMM(Fourier Modal Method) 구현

커뮤니티 기여 ​

모든 영역에서 기여를 환영합니다. 높은 영향력의 기여 기회:

  • 새로운 솔버 어댑터 (SolverBase ABC 구현)
  • 물질 데이터 (센서 물질의 측정된 n,k 스펙트럼)
  • 검증 벤치마크 (발표된 데이터 또는 상용 도구와의 비교)
  • 문서 및 튜토리얼
  • 성능 최적화 (GPU 커널, 메모리 절감)

기여를 시작하는 방법에 대한 자세한 내용은 기여 가이드를 참조하십시오.