JFET - Közlekedés- és Járműirányítási Tanszék

JFET - Közlekedés- és Járműirányítási Tanszék

Az integrlt ramkrk (IC-k) gyrtsa Technol Technolgiai giai alapfogalmak alapfogalmak IC-k IC-k egy egy felletszerelt felletszerelt panelon panelon Megnzzk, hogy mi van e tokok

belsejben VLSI ramkrk gyrtstechnolgija: az un. planr technolgia A planr sz arra utal, hogy az integrlt ramkrk gyrtsa skbeli elrendezsben trtnik A gyrts skja a flvezet szelet (wafer) fellete Kiindulsi alap: a rudakban kszl szilcium egykristly Ezekbl szeletelik a 2-12 (zoll inch hvelyk, jele: ) tmrj szeleteket Ezek vastagsga kb. negyed millimter Egy szeleten tbb ezer IC (chip = die) kszl

egyszerre A megmunkls sorn a szeletek csoportosan jrjk vgig a technolgia lpseit, egy ilyen csoport neve: parti Az brn egy partinak a diffzis klyhba trtn behelyezse lthat A flvezet gyrts klnsen nagy tisztasgi igny. A technolgiai lpsek un. tiszta szobkban trtnnek Technol Technolgiai giai alapfogalmak

alapfogalmak A A szeleteket szeleteket 2 20-40 0-40 -es -es csoportokban csoportokban kezelik kezelik Diffzis klyhba helyeznek egy partit A szeletek Egy partiban akr 1000050000 chip kszlhet

egyszerre! Technol Technolgiai giai alapfogalmak alapfogalmak A mai szelettmr 20, 25 st 30 cm! Technol Technolgiai giai alapfogalmak alapfogalmak

Szerelsi Szerelsi mveletek mveletek A A chipen chipen lv lv tappancsokat tappancsokat aranyhuzallal aranyhuzallal ktjk ktjk a a kivezet kivezet lbakhoz lbakhoz

A mveletet automata berendezs vgzi Technol Technolgiai giai alapfogalmak alapfogalmak A A gyrts gyrts igen igen knyes knyes a a szennyezsekre szennyezsekre

A mveletek maximlis tisztasgot ignyelnek Klnleges ltzk Pormentes szoba Technol Technolgiai giai alapfogalmak alapfogalmak Tiszta Tiszta szoba

szoba egy egy IC IC gyrban gyrban Technol Technolgiai giai alapfogalmak alapfogalmak Szelet Szelet s s chip chip Egyforma chipek

Egy szeleten 100-2000 chip kszl egyszerre! Technol Technolgiai giai alapfogalmak alapfogalmak Megmunklt Megmunklt szeletek, szeletek, darabols darabols eltt eltt Technol

Technolgiai giai alapfogalmak alapfogalmak A A ksz ksz szeletek szeletek darabolsa darabolsa Szelet, ksz chipekkel Technol Technolgiai giai alapfogalmak

alapfogalmak Egy Egy egyszer egyszer IC IC chip chip fnymikroszkpi fnymikroszkpi kpe kpe A klnbz vastagsg oxidrteggel fedett terletek klnbz sznnek ltszanak A 741

Technol Technolgiai giai alapfogalmak alapfogalmak Cskszlessg Cskszlessg ((feature feature size size)) Diffzis Diffzis csk csk Fmezs Fmezs csk csk

A csk szlessge a kezdetekkor: 12 - 15 m Ma 0,18 m Elektron-mikroszkpos felvtel Technol Technolgiai giai alapfogalmak alapfogalmak Maszkok Maszkok veglemezen veglemezen

krmrteg krmrteg Pontossg igny: pl. 0,1 , 10 cm tvolsgon: 10-6 ! A lthat fny: = 0,3-0,6 m gy a megmunklshoz szksges fny mlyen ibolyntli (UV)! Technol

Technolgiai giai alapfogalmak alapfogalmak Maszk-sorozat, Maszk-sorozat, illeszt illeszts s Fmezs Kontaktus ablak Bzis diffzi Emitter diffzi Egy technolgia 12-15-18 maszk Az illeszts

problmja IC ellenlls elektron-mikroszkpi kpe Technol Technolgiai giai alapfogalmak alapfogalmak Mag Mag (c (core ore)) s s tappancs tappancs ((pad pad)) TTL 7400, fnymikroszkp

Mag LSI ramkr terve, kpernyn Tappancs ramkrk VLSI ramkrkkel kapcsolatos alapfogalmak Nyomtatott ramkri lapon tokozott integrlt ramkrk pl.: szmtgp alaplapja Mikroprocesszor chip fnykpe SZIGETELS

Tranzisztorok keresztmetszete npn bipolris tranzisztor n csatorns MOS tranzisztor A flvezetgyrts alapvet mvelet-tpusai A flvezet gyrts sorn adalkolsi, rtegfelviteli ill. litogrfiai mveletek vltjk egymst Adalkolsi mveletek A fellet bizonyos helyein a flvezet

adalkolsnak megvltoztatsa. Mdjai: Diffzi Ionimplantci Diffzi Nagy hmrsklet (kb.1000C ) hatsra a felletre felvitt adalk atomok bediffundlnak a szilciumba, azokon a helyeken, ahol a felletet nem vdi szilcium dioxid A szilcium-dioxid maszkol a

A diffzival ltrehozott rtegek srsg eloszlsa (adalkprofil) x diffzival szemben = 0 a fellet, nvekv x rtkek a szeletre merleges irnyba mutatnak. A felleti rtegek adalkoltsga ersebb Oldalirny diffzival is kell szmolni Ionimplantc i Gyorstott ionok belvse az anyagba Ionimplantcival ltrehozott rteg srsg eloszlsa, x = 0 a fellet, nvekv x rtkek a szeletre merleges irnyba mutatnak

Az ionimplantci elnyei a diffzival szemben Nagyobb pontossg rhet el vele Alacsonyabb hmrsklet mvelet Nincsen oldalirny mretklnbsg a fotolitogrfis eljrs sorn nyitott ablak s az ionimplantcival ltrehozott terlet kztt, szemben a diffzival, ahol van oldalirny diffzi is Az ionimplantci htrnyai a diffzival szemben Jobban krostja a kristlyszerkezetet Kevsb termelkeny Rtegfelviteli eljrsok Kmiai vagy fizikai mdszerek, amelyekkel a teljes szelet fellett bebort, sszefgg rteget hoznak ltre.

1.Oxidci A Si felletn a SiO2 rteg ltrehozsa oxign krnyezetben kb.1000C hmrsklet hatsra. A felleten a SiO2 rteg tkletes szigetel, vegyi anyagokkal szemben szelektven viselkedik. A SiO2 szerepe ketts: 1. gyrtstechnolgiai (maszkol) 2. elektronikai szigetel a felleti rtegek kztt (vastag oxid) MOS tranzisztorokban dielektrikum (vkony oxid) 2. Epitaxilis rteg nveszts A felleten olyan Si rteg ltrehozsa, ami az egykristlyos szerkezetet folytatja, de pl. kisebb adalkols. 1200C hmrsklet mvelet.

3. Kmiai gzfzis levlaszts (Chemical Vapor Deposition, CVD) Kmiai gzfzis reakci hatsra amorf vagy polikristlyos Si levlasztsa a felletre. 4. Fizikai gzfzis levlaszts (Physical Vapor Deposition, PVD) Fizikai gzfzis reakci fmrtegek levlasztsra (porlaszts ill. vkuum prologtats). Litogrfiai eljrsok Ezek segtsgvel hozzk ltre a szilcium-dioxidban (SiO2) a szksges mintzatot Lpsei fotoreziszt felvitel a szeletre minta lekpezs

oxid mars A chip mintzatot a reticle, a szelet mintzatokat az un. maszkok tartalmazzk. Leggyakrabban a maszkokon keresztl trtn megvilgtssal hozzuk ltre fototechnikai ton a SiO2-ben a szksges mintzatot. Minden technolgiai lpshez ms maszk szksgesegy technolgit egy maszk sorozat hatroz meg. A mintzatot (pattern data) szmtgpi tervez programok ksztik. Fotolitogrfiai lpsek A szksges mintzat kialaktsa a SiO2-ban maszk Si-dioxid

reziszt Si hordoz A megvilgtott terleteken a fotoreziszt anyag polimerizldik, bizonyos oldszerekkel szemben ellenllv vlik, gy a maszk mintzat tkerl a fotorezisztbe. Si-dioxid Elhvs utn Si hordoz Oxidmars utn: Si hordoz Tisztts utn: Si hordoz

Adalkok (pl. diffzi) Si hordoz A SiO2-ben kialaktott mintzat maszkol a diffzival szemben Egyedi mveletek A szeleteken vgzett mveletek csoportos mveletek olcsk. Az egyedi mveletek drgk, minimalizlandk. Az ellenrzsi (tesztelsi) lpsekbl minl tbbet clszer mg a szeleten elvgezni, hogy a rossz chipeket ne tokozzk be. 1. Szeletels 2. Tokozs Jellegzetes chip tokozsi mdok:

aranyhuzalos kikts (bondolt) tokozs flip chip tokozs MOS IC-k gyrtsnak lpsei oxid Szerkezet: p+ field implant n+ Source/drain adalkols

pVkony oxid Alaprajz (layout): W L n+ poli-Si gate fmezs, kontaktus Oxidcis klyha (furnace)

Plda: Egy elkszlt IC kis rszlete, elektronmikroszkpos kp Poliszilcium gate-es nilleszt MOS technolgia Lpsei: 1.Ablaknyits az aktv zna felett, implantci VT belltsra 2.vkony oxid nveszts a gate-ek, vastag (field) oxid a tranzisztorokon kvli terleteken a szigetels szmra. Aktv zna: a tranzisztorok s a diffzibl kialaktott

sszekttetsek terletnek sszessge (ahol ram folyhat a flvezetben) Poliszilcium gate-es nilleszt MOS technolgia Lpsei: 1.Ablaknyits az aktv zna felett, implantci VT belltsra 2. vkony oxid nveszts a gate-ek, vastag (field) oxid a tranzisztorokon kvli terleteken a szigetels szmra. 3.Ablaknyits a bjtatott kontaktusok szmra (= kontaktus a flvezet s a

poliszilcium kztt) Poliszilcium gate-es nilleszt MOS technolgia 4. Poliszilcium felvitele a teljes felletre majd mintzsa Poliszilcium gate-es nilleszt MOS technolgia Lpsei: 4. Poliszilcium felvitele a teljes felletre majd mintzsa 5. Ablaknyits az aktv zna felett s diffzi 6. Szigetels az egsz felleten (ltalban PSG = foszfor-sziliktveg) 7. Ablaknyits a szigeteln (polivagy diffzi fltt a kontaktusok

szmra) Poliszilcium gate-es nilleszt MOS technolgia 8.Fmbevonat s vezetkmintzat kialaktsa 9.(6-7-8) ismtldik a vezetkezs szmnak megfelelen Integrlt ramkrk Az integrlt ramkrk fejldst titervekkel (roadmap) irnytjk. Ezek az elektronika s a mikroelektronika klnbz szakrtinek kzremkdsvel kszlt nbeteljest elrejelzsek a mikroelektronika fejldsi irnyzataira 1. Roadmap requirements for IC fabrication Year

1997-2001 2003-2006 2009-2012 250-150 130-100 70-50 4-10 18-39

84-180 6-7 7-8 8-9 Semiconductor technology needs Feature size, nm Millions of transistors per square centimeter Number of wiring layers Assembly and packaging technology needs

Pad pitch, nm 250-150 130-100 70-50 Cents per pin 0.7-2.3 0.5-1.8 0.4-1.3

Power, W 1.2-61 2-96 2.8-109 Die size, mm2 50-385 60-520 70-750

Performance, MHz 200-730 530-1100 840-1830 Voltage, V 1.2-2.5 0.9-1.5 0.5-0.9

Pin count 100-900 160-1475 260-2690 Source: National Technolgy Roadmap for Semiconductors Mretcskkens becslt teme A tpfeszltsg, a kszbfeszltsg s a gate oxid vastagsgnak cskkentse, a csatornahossz

cskkensvel Kzeleds a fizikai hatrokhoz! Az Az titerv titerv ((roadmap roadmap)) jslatai jslatai A A cskszlessg cskszlessg 0.4 Cskszlessg [um]

0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 vek Fizikai hatrok: 0,07 m 300 Si atom, MOS csatornban egyszerre ~30 elektron A Azz titerv titerv jslatai

jslatai Alkatr Alkatrsz-szm, sz-szm, memria memria bitkapacits bitkapacits Bitkapacits, Alkatrsz-szm 1e+11 1e+10 DRAM bitkapacits 1e+09 1e+08

P alkatrsz-szm 1e+07 1e+06 1994 1996 1998 DRAM: 64M/1995 64G/2010 2000 2002

vek 2004 2006 2008 2010 Moore-trvny: ktszerezds 1,5 vente Tranzisztorgyrts: egy nagy zlet Mai vilgtermels: 1020 egysg vente

Moore trvny In 1965, Gordon Moore predicted that the number of transistors that can be integrated on a die would double every 18 to 14 months i.e., grow exponentially with time Amazing visionary million transistor/chip barrier was crossed in the 1980s. 2300 transistors, 1 MHz clock (Intel 4004) - 1971 42 Million, 2 GHz clock (Intel P4) - 2001 140 Million transistor (HP PA-8500) Source: Intel web page (www.intel.com) Moore trvny

From Intels 4040 (2300 transistors) to Pentium II (7,500,000 transistors) and beyond Relative sizes of ICs in graph A mikroelektronikai technolgia fejldse Source: Gordon Moore ISSCC, February 2003 Moore trvny: 2x fejlds nemzedkenknt (18 havonta) az r/teljestmnyben Source: Bruce Sohn Intel (ASMC 2002) Az exponencilis fejlds

terletei rendszer teljestmny kltsg/feladatkr ramfelvtel/feladatkr rendszer megbzhatsg Tranzisztor kltsg Hrom nagysgrendnyi cskkens 30 v alatt Intel 4004 mikroprocesszor Intel Pentium (IV) mikroprocesszor

Chipmret nvekeds 14%-os chiptmr nvekeds kell vente a Moore tv. teljeslshez Die size (mm) 100 10 8080 8008 4004 8086 8085 286

386 P6 486 Pentium proc ~7% growth per year ~2X growth in 10 years 1 1970 1980 1990 Year

Courtesy, Intel 2000 2010 rajel frekvencia A vezet mikroprocesszorok rajelfrekvencija vente megktszerezdik. 10000 2X every 2 years Frequency (MHz)

1000 P6 100 486 10 8085 1 0.1 1970 8086 286

Pentium proc 386 8080 8008 4004 1980 1990 Year Courtesy, Intel 2000

2010 A Moore tv. kvetkezmnyei Az asztali szmtgpek processzor sebessge Forrs: Berndt et al., 2000, Table 1. A Moore tv. kvetkezmnyei Az USA-ban eladott asztali szmtgpek tlagrnak vltozsa Forrs: Berndt et al., 2000, Table 1. A Moore tv. kvetkezmnyei A memria chipek rnak alakulsa az elz v %-ban Forrs: Grimm, 1998, Table 4.

A felgyorsult fejlds Az j technolgia befogadsi idtartama Years to 25% Commercialization Cellular Phones (1983) PCs (1975) Microw ave (1953) VCR (1952) TV (1925) Radio (1906) Airplane (1903) Auto (1885) Telephone (1875) Electricity (1873) Source US Fuel Cell Council

0 10 20 30 40 50 60 A felgyorsult fejlds..

Hordozhat PC 1985 PC 2006 $1500 $1000 25 pounds 5 pounds Nincs elem hlzatrl kellett mkdtetni Li Ion elem

A Azz titerv titerv jslatai jslatai Alkatr Alkatrsz-szm, sz-szm, memria memria bitkapacits bitkapacits 1995 1998 2001

2004 2007 2010 Frekvencia MHz 300 450 600 800

1000 1100 Huzal rtegszm 4-5 5 5-6 6 6-7

7-8 UDD [V] 3.3 2.5 1.8 1.5 1.2 0.9

Chip I/O 900 1350 2000 2600 3600 4800 80

100 120 140 160 180 Disszipci [W] A tokozs kivezetsszm csak 1024-ig n Chip fellet a mai 3 cm2-rl 14 cm2-re n A hleads slyos problma! Pl. 120 W elvezetse 0,2 cm3-rl

Pnzgyi problmk Egy Egy gyrtsor gyrtsor beruhzsa: beruhzsa: 1999 1999 2010 2010 Ft! Ft! 5. 5.000.000.000 000.000.000 $

$ 50.000.000.000 50.000.000.000 $ $= = 12.000 12.000 milli millird rd Irnyzat: gyrtsor nagyon kevs helyen

tervezs igen sok helyen

Recently Viewed Presentations

  • Scalability - University of California, Berkeley

    Scalability - University of California, Berkeley

    Complex instructions turned into stream of ops. Macro-Fusion: certain pairs of CISC Iinstructions. fused. ... 96 FP ops/GPU cycle 109 gigaflops for CPU @ 3.4 GHz. Fixed function units for common tasks. Texturing, vertex processing, rasterization, Z-buffering.
  • ACCELERATED RENEWABLE ENERGY DEVELOPMENT Committee Workshop

    ACCELERATED RENEWABLE ENERGY DEVELOPMENT Committee Workshop

    2.035 MW (14) for 2002; 9 projects 597 KW in 2003 - don't double count Hayward Lumber, PMI and BPA Yosemite (take out 99.667 kW for 2002 and 96.762 kW) for 2003. 4 systems in 2002 for 901.63 kW. 1...
  • Diapositive 1 - Créer un blog gratuitement sur Unblog.fr

    Diapositive 1 - Créer un blog gratuitement sur Unblog.fr

    THEMES THEME 1 La première guerre mondiale en image THEME 2 La peinture et les violences de masse THEME 3 Les Monuments aux morts THEME 4 Art et production de masse. THEME 5 Propagande nazie et soviétique. THEME 6 Dessiner...
  • The ACA-Does it Create the Perfect Environment for Self ...

    The ACA-Does it Create the Perfect Environment for Self ...

    The ACA and Self-Insured Health Programs. Self-insured Plans-are those in which the employer takes on the financial risk of providing a defined set of health care benefits to the firm's employees and dependents.The employer usually hires a TPA to help...
  • CPT Webinar #5: Neuropsychological Testing ANTONIO E. PUENTE

    CPT Webinar #5: Neuropsychological Testing ANTONIO E. PUENTE

    Alternatively, one activity (code) should be done on one day and another (code) the other day * psychologycoding.com * Documentation for Two or More Testing Codes 11.01.11 To: Schafer, Jyme H. (CMS/OCSQ); Syrek Jensen, Tamara S. (CMS/OCSQ); Daily, Karen A....
  • La Saga Simca - arppaulstra

    La Saga Simca - arppaulstra

    La Saga Simca La Saga Matra - Simca Le Rancho v6
  • Kroenke-Auer-DBP-e14-PPT-Chapter-03

    Kroenke-Auer-DBP-e14-PPT-Chapter-03

    Albert, Bruce, Cathy, David, Edith, and so forth. All values of . FirstName. must . come from the names in that domain. Columns in different relations may have the same name. 3-Alternative Terminology. Although not all tables are relations, the...
  • THE PLOT Plot is the organized sequence of

    THE PLOT Plot is the organized sequence of

    A linear plot in literature is a plot whereby the structure of actions follow chronologically (in order) from beginning to end. It is usually used in written literature because it is the easiest to understand and demonstrate. This type of...