Fizika, Mikroelektronika és technológia

A tantárgy célja megismertetni a doktorandusz hallgatókkal a VLSI technika legújabb eredményeit és bemutatni a további fejlődésiirányokat.

1. A félvezető fizikai háttér. Elektronállapotok, sávstruktúrák félvezetőkben. Transzport jelenségek, mozgékonyság, hővezetés sziliciumban és GaAs-ben. Piezorezisztiv hatások.

2. Az eszközfizikai és technológiai háttér. Szubmikronos tranzisztorok fizikája. Tulajdonságok extrém hőmérsékleteken. Modern rétegleválsztási, szigetelési és leképezési eljárások.

3. A fogyasztás problémái. Melegedési problémák. A fajlagos disszipáció alakulása szubmikronos struktúrákban. A tokozás, hűtés újszerű megoldásai. Kisfogyasztású áramkörök, adiabatikus és töltés-konzerváló logikák. A tápfeszültség csökkentése és ennek határai. Rendszertechnikai megoldások a fogyasztás csökkentésére.

4. A rendszer-szintű integrálás problémái. Analóg, digitális és nagyfrekvenciás áramkörök egyetlen chip-en. A mixed-mode tervezés kihívásai. Chip és software, co-design. Sebesség-problémák. Összeköttetések, késleltetés és crosstalk sokrétegű összeköttetés rendszerekben. Fázisjelek elosztásának problémái dinamikus áramkörökben.. Programozható áramkörök. Processzorok, mikrokontrollerek, DSP, EPLD és FPGA áramkörök fejlődési irányai.

5. A tervezés és tesztelhetőségre tervezés problémái. Szimulációs problémák Magasszintű hardver-leíráson alapuló tervezési eljárások. A VHDL, Verilog tervezői szoftverek. Rapid prototyping, IP újrahasznosítás. Scan-design, beépített önteszt, peremfigyelés, on-line teszt.

6. Új lehetőségek az integrálásban és ennek korlátai. Mikromechanikai és optikai elemek egybeépítése. Integrált optoelektronikai rendszerek. Félvezetők mechanikai és optikai tulajdonságai. Néhány jellegzetes megoldás (gyorsulás-mérő, infra-érzékelő, billenő-tükrös fénymodulátor, stb.) vizsgálata. Az IC technika fizikai limitjei, a paradigma váltás lehetséges irányai.

Tantermi előadások, korszerű audiovizuális módszerekkel, konzultáció.

3. Elővizsga: legalább négyes szintű dolgozat.
4. Munkamennyiségek: 60 kontakt óra, + 20 óra otthoni munka

Az előadásokon kiosztott cikkek, tanulmányok, könyvrészletek támogatják a tanulást.