Újszerű megoldások chiplet alapú System-on-Package eszközök termikus problémáira (Technológia)
Korszerű elektronikus eszközökben (pl.: okoseszközök, processzorok, stb.) igyekeznek minél több funkciót egyetlen félvezető lapkára, azaz egyetlen rendszerchip (SoC, System-on-Chip) eszközbe integrálni. Ennek következményeként – hiába a lehető legkisebb csíkszélességű technológiát alkalmazzák – a félvezető lapka mérete egyre inkább növekszik, ezzel egyidejűleg a kihozatal pedig egyre inkább csökken. Modern, Deep UV (DUV) és/vagy extrém UV (EUV) fotolitográfiát alkalmazó 5…7 nm csíkszélességű gyártástechnológiák esetén ez akár 20% alatt is lehet.
További probléma, hogy a vegyesjelű (mixed-signal) integrált áramkörök esetén az analóg és RF részek megvalósítása nem igényli a legkisebb csíkszélességű gyártástechnológia alkalmazását. Így lényegében az analóg áramköri részek megvalósítására feleslegesen pazarolnak értékes, és leginkább rendkívül drága területet a legkisebb csíkszélességű technológiákon.
Az előbbiekben említett problémákra egy lehetséges megoldás a chiplet alapú, heterogén, szilícium köztes hordozót (interposer) és/vagy szilícium tokozás alapréteget (package substrate) alkalmazó, 3D rendszerintegrációiban rejlik.
A kutatómunka célja a heterogén rendszerintegrációval kialakított eszközök termikus, és aktív, közegáramláson alapuló hűtési módszerek esetén áramlástani szempontokat is figyelembe vevő termikus menedzsment eljárások kidolgozása.
A kutatási munka 2020.09.01-től induló négyéves NKFI K_20 135224 számú „OTKA” kutatás támogatásával valósul meg.
A kutatómunkához kapcsolódó hallgató először megismerkedik a
- modern heterogén rendszerintegrációval kialakított rendszerek felépítésével és általános jellemzőivel (pl.: Intel Hybrid IC line, AMD Zen architektúra), továbbá
- a chiplet, EMIB, Foveros, Omni-directional-interconnection, F2F (face-to-face) connection fogalmakkal és megvalósításukkal, technológiákkal,
- majd az Elektronikus Eszközök tanszékén zajló kutató munka eddigi eredményeire alapozva képet kap a lehetséges – integrált mikroméretű csatornákban áramoltatott hűtőközegen alapuló - hűtéstechnikai megoldásokkal, lehetséges kialakításukkal, kialakítási technológiájával.
A hallgató lehetséges feladatai (Technológia irány):
- Ismerkedjen meg az eltemetett, integrált csatornák szilíciumban hordozóban történő kialakítása. Szilícium hordozó esetén dolgozzon kis eljárást a kialakított csatornák eutektikus ötvözésen alapuló lefedésére (euthectic bonding). Dolgozzon ki megfelelő technológiai sort és végezzen kísérleteket!
- Ismerkedjen meg az eltemetett, integrált csatornák nyomtatott huzalozású lemezben történő kialakítási módjával, lehetőségeivel. Dolgozzon ki egy a hagyományos FR4/FR5 technológiai sorba integrálható megoldást! Tervezzen és gyártasson le egy prototípus kártyát!
- Képesség az angol nyelvű műszaki szakirodalom feldolgozására.
- Kíváncsiság, motiváltság új megoldások megalkotására.
- Integrált áramkörök modern tokozási technológiáinak (SiP, SoP, PoP, WLP, Fan-out packaging, stb.) és modern köztes hordozó (interposer) kialakítások ismerete.
- Alapvető félvezető gyártástechnológiai ismeretek.