K-INFO
HU
EN
Belépés
Tantárgy » BMEVIEEMB02
Régebbi verziók TAD letöltése (PDF)

Heterogén integráció a mikroelektronikában

Heterogeneous Integration in Microelectronics
A tantárgyleírás hatályossága
Hatályosság kezdete:
2026. March 21.
Hatályosság vége:
—
Tantárgy neve (magyarul, angolul)
Heterogén integráció a mikroelektronikában
Heterogeneous Integration in Microelectronics
Tantárgykód BMEVIEEMB02
Tantárgyjelleg —
Képzési szint —
Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves)
Kurzustípus elmélet gyakorlat laboratóriumi gyakorlat
óraszám (heti) 2 1 0
jelleg (kapcsolt/önálló) — kapcsolt —
Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa vizsga
Tantárgy kreditértéke 5
Tantárgyfelelős
DR. Bognár György
beosztás: egyetemi docens
Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység
Elektronikus Eszközök Tanszéke
Kar Villamosmérnöki és Informatikai Kar
Tantárgy weboldala http://edu.vik.bme.hu 
Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege —
Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény nincs
Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény nincs
Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény nincs
Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény nincs
Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel nincs

Célkitűzés

Tantárgyprogram
  • System-on-chip és System-on-Package (U)VLSI rendszerek felépítése, tervezésük módszertana, az alkalmazott tervezési lépéssor (design-flow) részletes bemutatása, fejlődési trendek, korlátok, jövőbeli lehetőségek.
  • Áramköri tokozás fogalma. Klasszikus elterjedten alkalmazott homogén, 2D tokozások. Korszerű homogén és heterogén; 2.5D és 3D tokozási technológiák. Stacked die struktúrák, System-on-Chip, Sytem-in-Package, System-on-Package, Wafer-level-Packaging, Fan-Out WLP packaging fogalma. 3D integráció tervezési szempontjai és elterjedt technológiái.
  • Vegyesjelű rendszerchip (SoC) eszközök alkalmazásának és kialakításának előnyei. Új részegységek a SoC rendszerekben. Neurális hálózatok (NPU), gépi tanulás hardver kialakítási lehetőségei, Edge Computing előnyei.
  • Heterogén integráció a mikroelektronikában. Eltemetett szilícium réteget tartalmazó köztes hordozós kialakítások és passzív/aktív szilícium köztes hordozót alkalmazó tokozások. EMIB, Foveos, C2C bonding, chiplet fogalma és alkalmazásának előnyei, hátrányai, chipek közötti kommunikáció kialakítása, chipek közötti kommunikációs szabványok megismerése, optikai kommunikáció kialakításának lehetőségei.
  • IC tervezés és a tokozás kapcsolata a tervező szemszögépből. Hard-IP, soft-IP és chiplet alapú tervezés fogalmainak megismerése, összehasonlításuk a tervezés és megvalósítás szemszögéből. Korszerű tokozások tervezésének lépései (packaging design-flow), összeköttetések kialakítása, path finding és dynamic timing delay tuning fogalma, IBIS modell generálása, cross-domain integration, gyártásba küldendő fájlok.
  • Tokozások parazita hatásainak vizsgálata RF, termikus és egyéb fizikai szempontok alapján: IBIS modell, Delphi modell, 2R modell. 
  • Az elektronikai tokozások kialakításának termikus kérdései. Alkalmazott termikus interfész anyagok (TIM) jellemzői, a RTH_JC hőellenállás csökkentésének lehetőségei, domináns hőutak meghatározása, jellemző hőátadási mechanizmusok. 
  • Aktív és passzív hűtési megoldások, mikrocsatornás hűtőeszközök és ezek karakterizációs és modellezési lehetőségei.
  • Gyártástechnológiai alapok: marási technológiák, szilícium szeletek vékonyítása, darabolása, TSV kialakítása, szilícium szeletek kétoldalas megmunkálása, szeletkötési eljárások, RDL réteg kialakítása.
  • Die bonding technológiák bemutatása, huzalkötési eljárások, felhasználási lehetőségeik heterogén integrált rendszerek kialakításánál.
  • Flip-chip kötések – technológiák, illesztési módszerek, microbumpok/micropillarok kialakítása, C4 kötési eljárások.
  • Mikroméretű csatornák kialakítási technológiája (in die, in conduction layer, in interposer), csatornák és aktív elemek együttes kialakítása Si interposerben.
  • Esettanulmány bemutatása, aktuálisan alkalmazott integrált tokozás példáján 
  • Kitekintés, ipari trendek, várható fejlődési irányok. 
A gyakorlatok/laborok részletes tematikája

  • Elkészítendő heterogén integrált rendszer megismerése, felépítésének és az alkalmazni kívánt technológiai lépéssor megismerése, hőtani kézi számítások végzése.
  • Chipek beültetése és kikötése huzalkötéssel és flip-chip technológiával, elkészített eszközök bemérése, kötési technológiák gyakorlati összehasonlítása
  • Termikus hűtőcsatornákat tartalmazó chip szimulációja
  • Hűtőcsatornákat tartalmazó chip készítése és bemérése I. – mikrocsatornák készítése
  • Hűtőcsatornákat tartalmazó chip készítése és bemérése II. – chipek összeillesztése és egymáshoz kötése
  • Hűtőcsatornákat tartalmazó chip készítése és bemérése III. – elkészült hűtőcsatornás chip termikus karakterizálása
  •     Tokbontás, reverse engineering, modern tokozások felépítésének vizsgálata
A tantárgy keretében a hallgatók megismerkednek a korszerű elektronikai tokozásokkal, azok felépítésével, kialakításuk és alkalmazhatóságuk előnyeivel, korlátaival és a felépítésükhöz szükséges félvezető- és szereléstechnológiai háttérrel. Különösen nagy hangsúlyt fektetünk a More-than-Moore 3D integráció és a különböző integrációs szintek (System-on-Chip, System-in-Package, System-on-Package) megismerésére és összehasonlítására, a 2.5D és 3D integrált eszközök kialakítási technológiájának, termikus és konstrukciós kérdéseinek vizsgálatára.  Megismerkednek a mikroelektronikában széles körűen alkalmazott heterogén integrációval, az áramköri tokozások tervezésének módszertanával és gyakorlati, készségszintű ismereteket szereznek az áramköri tokozások kialakításának technológiájában. Ennek keretében megismerik a különböző köztes hordozó megvalósításokkal, és elsajátítják a különböző szeletkötési, chip beültetési módszereket.  A korszerű tokozások kialakításánál a termikus szempontú tervezés (thermal aware) módszertanának, lépéseinek megismerése elengedhetetlenül fontossá vált. A tárgy keretében az újszerű hűtési és termikus menedzsment eljárásokkal is megismerkednek a hallgatók. 

Tanulmányi eredmények

Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:

Tudás

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Képességek

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Attitűd

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Autonómia és felelősség

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Oktatási módszertan

A tantárgy elméleti anyagát a 2 óra/hét kiméretű előadásokon ismertetjük. A tárgyhoz laboratóriumi gyakorlat (1 óra/hét) tartozik.

Tanulástámogató anyagok

Online források
Elektronikusan elérhető előadás fóliák, oktató által készített segédanyagok.; Tanszéki elektronikus jegyzetek a tanszéki tanulmányi felületről.; John H. Lau, Semiconductor Advanced Packaging, Springer, 2021, ISBN: 978-981-16-1375-3, https://link.springer.com/book/10.1007/978-981-16-1376-0

A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek

Tudás típusú kompetenciák
(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
nincs
Képesség típusú kompetenciák
(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
nincs
Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák
(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)
nincs
Általános szabályok
Követelmények: Szorgalmi időszakban      A nagy zárthelyi elégséges szintű teljesítése és a tárgyhoz tartozó laboratóriumi gyakorlatok sikeres teljesítése és a jegyzőkönyv(ek) határidőre történő leadása. Vizsgaidőszakban      A vizsgára bocsátás feltétele az aláírás megszerzése a szorgalmi időszakban vagy a korábbi években megszerzett aláírás is elfogadható. A tárgyból írásbeli és szóbeli részből álló vizsgát tartunk. Pótlási lehetőségek: A nagy zárthelyi a pótlási időszakban egy alkalommal pótolható. További pótlási lehetőség (pl. pót-pót ZH) nem áll rendelkezésre. A szorgalmi időszakban lehetőséget biztosítunk két laboratóriumi foglalkozás pótlására.
Teljesítményértékelési módszerek
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya

Nincs megadva részarány.

Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Vizsgarészek részaránya

Nincs megadva részarány.

Érdemjegy megállapítása

Nincs megadva érdemjegy határ.

Jelenléti és részvételi követelmények

Nincs megadva jelenléti követelmény.

Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai

Nincs megadva.

Rövid leírás

Nincs megadva.

Részletes leírás

Nincs megadva.

Ajánlott tantárgyak

Nincs megadva.

A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka

Nincs megadva munkaidő bontás.

Tantárgykövetelmények hatályossága
Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:
—
Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:
—
Tantervi elhelyezés

Nincsenek rögzített tantervi elhelyezések ehhez a tárgyverzióhoz.