Thesis supervisor: György Bognár
Location of studies (in Hungarian): Elektronikus Eszközök Tanszéke Abbreviation of location of studies: EET
Description of the research topic:
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) fotolitográfiát alkalmazó 7nm csíkszélességű gyártástechnológiák esetén ez akár 20% alatt is
lehet. További probléma, hogy a vegyesjelű integrált áramkörök esetén az analóg 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.
A magasfokú integráltságú SoC eszközök esetén fokozatosan előtérbe kerül a sötét szilícium (dark silicon)
jelenség problematikája. A rendszerchip eszközön található áramkörök nagy része nem kapcsolható be
egyszerre a névleges feszültségszinteken úgy, hogy az eszköz ne melegedne túl, ne lépné túl lényegesen a
TDP (Thermal Design Power) értékét. Egyes kutatások eredményei azt jelzik (pl.: 8nm gyártástechnológia
esetén), hogy a sötét szilícium terület a teljes integrált áramkör felületének akár 50…80%-a is lehet.
Az előbbiekben említett problémákra egy lehetséges megoldás az ún. heterogén, szilícium köztes hordozót
alkalmazó, 3D rendszerintegrációiban rejlik. Ebben az esetben a rendszerchipet alkotó egyes áramköri
részegységeket (pl.: GPU, CPU magok; Cache gyorsítótár; Audio/Video kódoló/dekódoló chipek;
órajelelosztó hálózatokban alkalmazott áramkörök; működést vezérlő, ütemező áramkörök; érzékelő
eszközök; jelfeldolgozó, erősítő, prekondicionáló, A/D átalakító áramkörök; stb.) külön-külön félvezető
lapkán valósítják meg, különböző – az igényeknek legjobban megfelelő – gyártástechnológiák
alkalmazásával. Heterogén rendszerintegráció esetén legtöbbször több aktív eszköz kerül egymásra
elhelyezésre, hasonlóan a SiP (System-on-Package) vagy PoP (Package-on-Package) kialakításokhoz egy
közös szilícium alapú, legtöbbször aktív köztes hordozón. Ez a kialakítás azonban számos termikus tervezési
kérdést és megoldandó problémát vet fel.
A doktori 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 jelölt feladatai:
Ismerkedjen meg a modern heterogén rendszerintegrációval kialakított rendszerek felépítésével
és általános jellemzőivel (pl.: Intel Hybrid IC line, AMD Zen architektúra)!
Ismerje meg chiplet, EMIB, Foveros, Omni-directional-interconnection, F2F (face-to-face)
connection fogalmakkal és megvalósításukkal!
Alkossa meg a termikus helyettesítő képét a kiválasztott 3D kialakítású SiP eszköz(ök)nek!
Vegye figyelembe a több irányú hőútakat és a hőcserén és/vagy hősugárzáson alapuló
hőtranszfert!
Tegyen javaslatot termikus szempontokat figyelembe vevő, új kialakítású modern tokozások
kialakítására! Analitikus számításokkal, szimulációkkal és mérésekkel igazolja az új kialakítás
működőképességét!
További elvárások:
Integrált áramkörök modern tokozási technológiáinak (SiP, SoP, PoP, WLP, Fan-out packaging,
stb.) és modern köztes hordozó (interposer) kialakítások ismerete.
Alapvető termikus tervezési, szimulációs és karakterizálási ismerek (termikus tranziens tesztelés,
CFD eszközök ismerete, stb.)
Required language skills: angol Further requirements: Képesség az angol nyelvű műszaki szakirodalom feldolgozására.
Tudományos kutatás iránti elkötelezettség, kíváncsiság, motiváltság új megoldások megalkotására.
Number of students who can be accepted: 1
Deadline for application: 2023-06-26
2024. IV. 17. ODT ülés Az ODT következő ülésére 2024. június 14-én, pénteken 10.00 órakor kerül sor a Semmelweis Egyetem Szenátusi termében (Bp. Üllői út 26. I. emelet).
Login
