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):

  1. 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!
  2. 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.