Monolit integrált áramkörök

Mikroelektronikai tervező rendszerek

A tárgy célkitűzése megismertetni a hallgatókat a minőségbiztosítás, minőségirányítás fogalmával, eszmerendszerével és szükséges eljárásaival. Ennek keretében részletesen bemutatjuk a mikroelektronikai termék minőségét, megbízhatóságát alapvetően befolyásoló hatásokat. A hallgatók megismerkednek a megbízhatóság előrejelzésének, vizsgálatának módszereivel, különös tekintettel a mikroelektronikai alkatrészek meghibásodási módjaira, a hibamechanizmusok fizikájára.

A tárgy oktatása során megismertetjük mindazokat az elméleti és gyakorlati ismereteket, amelyek a digitális integrált áramkörök tesztgenerálásával és tesztelésével, a beépített teszt-áramkörökkel és beépített ön-teszttel, az online teszttel és a "boundary scan" tesztáramkörökkel kapcsolatosak. Célkitűzés továbbá, hogy a hallgatók szert tegyenek a nagyobb digitális rendszerek tervezésénél is nélkülözhetetlen, a tesztelhetőséget kiemelten kezelő szemléletre. Mindezeken túl a tárgy képet ad az analóg áramkörök tesztelésének és a félvezető elemek paraméter mérésének speciális vonásairól.

• A minőség fogalma, a minőségellenôrzés és a -biztosítás, -irányítás kapcsolata, történeti fejlődése. A különböző minőségi rendszerek és nevezetes képviselőik, Deming, Juran, Crosby, Feigenbaum.
• Az európai minőségbiztosítási rendszer eredete, alapjai. Az ISO 9000-es minőségbiztosítási rendszer szabványelemei, valamint magyar megfelelőik, az MSZ-EN-29000/1992 és az MSZ-EN-ISO 9001-, 9002-, 9300-T (1995-10) szabványok.
• A minőségügyi rendszer és a minőségügyi tanúsítás. A minőségügyi rendszer modelljei és a minőségirányítási elvek. Az auditálás fogalma, irányelvei. A mérőberendezésekre vonatkozó irányelvek. A minőségügyi rendszer alapjai; a minőségi kör, a belső felülvizsgálatok és a rendszer működésének dokomentálása.
• A minőségügyi rendszer bevezetése. A tanúsítási folyamat lépései. A minőségügyi rendszer elemei (ISO 9001 szerint). Statisztikai módszerek a minőségügyi tevékenységben. A statisztikai folyamatellenőrzés fogalma és eljárásai, a “csodálatos hetek”.
• A megbízhatóság fogalma. A megbízhatósági függvények és összefüggéseik. Élettartammodellek. A megbízhatósági vizsgálatok és számítások gyakorlatában alkalmazott leggyakoribb valószínűségi eloszlás típusok. A meghibásodási ráta.
• Nem javítható rendszerek megbízhatósága:
  - soros és párhuzamos rendszerek,
  - aktív és passzív redundancia,
  - majoritás redundancia.
• Azonnal felújítható elemek megbízhatósága..
• Megbízhatósági vizsgálatok. A környezet és a terhelés hatása az alkatrészek megbízhatóságára. Burn-in vizsgálatok elméleti alapjai, jelentősége és stratégiái.
• Passzív elektronikus elemek élettartamvizsgálati módszerei, a szabványokban előírt vizsgálati, terhelési módszerek.
• A jellegzetes alkatrész-családok megbízhatósági jellemzői, a mikroelektronikai alkatrészek és részegységek meghibásodási mechanizmusai.
• A tesztelés elméleti alapjai. Random szekvenciák generálása. A lineárisan visszacsatolt shift regiszter. Teszt adat tömörítés, szignatúra. A tömörítés okozta hiba-elfedés.
• IC-k meghibásodási mechanizmusai (gyártási lépések, tokozás, emberi környezet, stb.). Arrhenius egyenlet, aktivációs energia. Hibamodellek, hibaszimuláció. Digitális bipoláris és MOS áramkörök hibamodellei. A memória hibamodellek.
• A kombinációs hálózatok tesztelése. Az automatikus tesztgenerálás módjai (D algoritmus, Boole-differenciák).
• A szekvenciális hálózatok tesztelésének alapproblémái. Beállíthatóság, megfigyelhetőség. A tesztelhetőre tervezés elve. Szinkron és aszinkron hálózatok.
• A scan design típusú megoldások. LSSD (level-sensitive scan design), a random-access scan, a T-cellák használata.
• A beépített önteszt lehetőségei. Beépített teszt pattern generálás és teszt eredmény értékelés. LFSR használata random tesztvektor generálásra. Szignatúra analízis, teszt adat tömörítés. A BILBO áramkörök (built-in logical block observer).
• Az on-line tesztelés elve. Nagymegbízhatóságú IC-k on-line teszteléssel.
• Az IC-k termikus tesztelésének kérdései.
• A szerelt egységek összeépítésének tesztelése. A boundary scan szabvány. Boundary scan áramkör beépítése az IC-be. A TAP kontroller állapotai. Az I/O cella. A boundary scan programozása.
• A számítógép-vezérelt IC mérőautomaták felépítése, jellemzőik. Sztatikus, funkcionális és dinamikus mérések. Szeletmérő automaták. A mérések helye az IC gyártás folyamatában. A mérőautomaták programozása.
• Laboratóriumi jellegű szelet-mérések: elektronsugaras, lézersugaras.
• Memóriák tesztelése. Memória teszt szekvencia generálás, memória mérő berendezések.
• Analóg és analóg/digitális integrált áramkörök tesztelése. Típuskártyák, cél mérőautomaták. Műveleti erősítők, analóg alapáramkörök tesztelése.

A mikroelektronikai elemek egyéb ellenőrző mérései. Karakterisztika, zaj, határfrekvencia, kapacitás stb. mérés elve és gyakorlati megvalósítása.

Előadás, csatlakozó laborral (Tesztelés labor, Minőség-ellenőrzés labor)

A tárgyból 1 db. nagyzárthelyit iratunk. Az aláírás és a vizsgára bocsátás feltétele min. elégséges zh.

A vizsgáztatás módja: írásbeli vizsga, melynek alapján a hallgatók elégségestől jóig megajánlott jegyet kapnak. Elégtelen írásbeli elégtelen vizsgát jelent. A többiek javításért vagy jelesért szóbelizhetnek.

Az elővizsga feltétele min. 4 –es zh eredmény.

Perry L. Johnson: ISO 9000; Hogyan feleljünk meg az új nemzetközi szabványoknak? PANEM - Mc Grow-Hill, 1996

Douglas C. Montgomery: Introduction to Statistical Quality Control, John Wiley & Sons, New York, 1997

Alan S. Morris: Measurement and Calibration Requirements for Quality Assurance to ISO 9000, John Wiley & Sons, New York, 1997

Patrick D.T. O’Connor: Practical Reliability Engineering, John Wiley & Sons, New York, 1995

Finn Jensen: Electronic Component Reliability, John Wiley & Sons, New York, 1995

E. Ajith Amerasekera, Farid N Najm: Failure Mechanisms in Semiconductor Devices, John Wiley & Sons, New York, 1997

Mikroelektronika és technológia (szerk: Dr. Mojzes Imre),Tankönyvkiadó, 1993

M.R.Breuer, R.D.Friedman: Diagnosis and reliable design of digital systems, Computer Science Press Inc., 1976

H. Fujiwara: Logic testing and design for testability, MIT Press Cambridge, 1986

P.H.Bardell, W.H.McAnney, J.Savir: Built-in test for VLSI, John Wiley & Sons, 1987

A.J.van de Goor: Testing semiconductor memories, John Wiley & Sons, 1991

Dr. Gärtner Péter: Integrált áramkörök méréstechnikája, Tankönyvkiadó, 51325