Újszerű megoldások chiplet alapú System-on-Package eszközök termikus problémáira (flip-chip)

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 (Flip-chip technológia irány):

  1. Ismerkedjen meg a modern flip-chip eszközök microbump kialakítási technológiájával, a flip-chip beültetés (bonding) lehetőségeivel (különböző bump anyag, különböző hőmérsékletek), valamint az underfill, UBM, stb. kérdéseivel! Tegyen javaslatot az Elektronikus Eszközök Tanszéki félvezető technológiai laboratórium meglévő műszer- és gépparkjának kiegészítésére (ismerve a már meglévő lehetőségeket), hogy lehetővé váljon flip-chip alapú chipletek beültetése!

 

  • 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 SMT / flip-chip / tokozás gyártástechnológiai ismeretek.