VLSI áramkörök fizikája

A tantárgy angol neve: Physics of VLSI Circuits

Adatlap utolsó módosítása: 2015. április 14.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Villamosmérnöki Szak

PhD
Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIEED213 PhD 4/0/0/v 5 1/1
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Mizsei János, Elektronikus Eszközök Tanszéke
4. A tantárgy előadója

Név:

Beosztás:

Tanszék, Int.:

Dr. Zólomy Imre

Egyetemi tanár

Elektronikus Eszközök Tsz

Dr. Mizsei János

Egyetemi tanár

Elektronikus Eszközök Tsz

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

Elektronika, Elektronikai technológia

6. Előtanulmányi rend
Ajánlott:

Tematikaütközés miatt a tárgyat csak azok vehetik fel, akik korábban nem hallgatták a következő tárgyakat:

-

7. A tantárgy célkitűzése

Az igen nagy bonyolultságú integrált áramkörök fejlesztésével és tervezésével kapcsolatban felmerülő félvezető fizikai problémák áttekintése mind az eszközök, mind a teljes áramkör vonatkozásában. A kis méretek következtében fellépő új jelenségek ismertetése. Az összetett rendszerek integrálásának fizikai korlátjaival kapcsolatos megfontolások áttekintése.

8. A tantárgy részletes tematikája

Az integráció szükségszerűsége és eredménye, a mikroelektronika: áttekintés, a bonyolult rendszer fogalma.

Az elektronika eszközeinek azon alapvető tulajdonságai, amelyek lehetővé teszik, illetve korlátozzák az információ feldolgozását (nemlinearitások, zaj jelenségek, a különféle eszközök összehasonlítása az előbbiek alapján).

Az energia (feszültség) szerepe az információ tárolásában és továbbításában: a potenciálgödör, mint általános töltéstárolási (információ tárolási) lehetőség, a hőmérséklet szerepe, energiaszóródás, mint az információ feldolgozást kísérő jelenség.

A méretcsökkentés fizikai és technológiai korlátjai: (elvi és gyakorlati korlátok), az IC gyártástechnika alapjai és az ezekhez kapcsolódó fizikai korlátok, karakterisztikus távolságok és időtartamok, kapcsolatuk a félvezető tulajdonságaival. Az arányos méretcsökkentés szabályai.

Méretcsökkentés következményei MOS FET áramkörökben. Küszöb alatti szivárgás, rövid és keskenycsatornás effektusok, forró elektronok injekciója a MOS oxidba, tunneláramok fellépése az oxidon keresztül. Kvantumeffektusok a MOS inverziós rétegben. Parazita bipoláris működés. HMOS, DMOS, LDD konstrukciók. Az a-részecskék problémája DRAM-okban.

Méretcsökkentés CMOS áramkörökben. A latchup jelensége és magyarázata a tirisztor analógia alapján, a jelenség kiküszöbölésére szolgáló konstrukciós módszerek.

A heteroátmenetes bipoláris tranzisztor különböző formái (poliszilicium emitteres, SiGe vegyeskristályos, III-V alapú). Ezen tranzisztorok főbb tulajdonságai, előnyeik a hagyományos bipoláris tranzisztorhoz képest.

Különleges, igen nagysebességü integrált áramkörök aktív elemei, a MESFET és a HEMT.

A nagy integráltság és a kis jellemző méretek következtében fellépő különleges fizikai jelenségek (nagy áramsűrűség, térerő, hőáramsűrűség, erős termikus csatolás), kvantumjelenségek és az ezekhez kapcsolódó korlátok az IC technikában.

Különleges logikák (fuzzy, többértékű) és fizikai reprezentációik, szupravezető logikák, magas hőmérsékletű szupravezetők.

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

(előadás, gyakorlat, laboratórium):

előadás

10. Követelmények
  1. A szorgalmi időszakban:
  2. A félév folyamán egy zárthelyi legalább elégséges megírása az aláírás megszerzésének feltétele. A megszerzett aláírás továbbvihető.

    Az irodalom feldolgozásához angol nyelvismeret szükséges.

  3. A vizsgaidőszakban:
  4. A vizsga szóbeli.

  5. Elővizsga:

Min. jó zh. esetén lehetséges elővizsgázni.

11. Pótlási lehetőségek

Eredménytelen zárthelyi esetén a szorgalmi időszakban egy alkalommal javításra lesz lehetőség. Vizsgaidőszakban a TVSz szerint lehet aláírást megszerezni

12. Konzultációs lehetőségek

Konzultálni az előadókkal történt személyes egyeztetés alapján lehetséges.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

VLSI technology

S.M. Sze, (McGraw-Hill Comp., 1985)

Physics of Semiconductor Devices

S.M. Sze, (John Wiley & Sons, 1981)

The Physics of VLSI Systems

Robert W. Keyes, (Addison Wesl. 1987)

Solid State Technology, Solid State Electronics folyóiratok friss számai

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

(a tantárgyhoz tartozó tanulmányi idő körülbelüli felosztása a tanórák, továbbá a házi feladatok és a zárthelyik között (a felkészülésre, ill. a kidolgozásra átlagosan fordítandó/elvárható idők félévi munkaórában, kredit x 30 óra, pl. 5 kredit esetén 150 óra)):

 

Kontakt óra

60

Félévközi készülés órákra

30

Felkészülés zárthelyire

30

Házi feladat elkészítése

 

Kijelölt írásos tananyag elsajátítása

 

..

 

Vizsgafelkészülés

30

Összesen

150

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:

Beosztás:

Tanszék, Int.:

Dr. Zólomy Imre

Egyetemi tanár

Elektronikus Eszközök Tsz

Dr. Mizsei János

Egyetemi tanár

Elektronikus Eszközök Tsz