Известия высших учебных заведений. Электроника home

Разработка и исследование многокристальных микросистем на основе модульной трехмерной интеграции кристаллов

Раздел находится в стадии актуализации

В настоящее время подход к созданию электронной компонентной базы с высокой степенью интеграции на основе трехмерных многокристальных микросистем интенсивно развивается и реализуется в таких направлениях, как многоуровневая упаковка корпусированных микросхем, бескорпусных микросхем и полупроводниковых структур. Данный подход заключается в штабелировании набора кристаллов в трехмерные многокристальные модули и имеет ряд преимуществ по сравнению с двумерными конструкциями за счет большей функциональной плотности и эффективности размещения и монтажа компонентов. В работе проведены исследования многокристальных микросистем при различных воздействующих факторах. Показано существенное влияние физико-механических свойств материалов и конструктивно-технологических решений на прочность изделий. Установлено, что обеспечение надежности создаваемой электронной компонентной базы, направленное на уменьшение числа отказов и повреждений, повышение устойчивости к механическим, температурным и другим воздействиям, достигается при соблюдении комплекса выработанных научно-технических рекомендаций. Проведен рациональный подбор материалов для многокристальных микросистем на основе модульной трехмерной интеграции кристаллов. Выработан критерий оценки долговечности проводников с учетом линейного упрочнения материала и пластической деформации в цикле нагружения. Комплексный инженерный расчет с проведением моделирования на основе метода конечных элементов позволяет учесть совокупность конструктивных, технологических и эксплуатационных аспектов разработки электронной компонентной базы, сократить число ошибок при проектировании, найти рациональные технические решения. Моделирование обеспечивает поиск вариантов равномерного распределения нагрузки на элементы и соединения изделий, уменьшения изгибных, крутильных, температурных и монтажных деформаций, уравновешивания инерционных нагрузок, повышения запасов прочности и выносливости материалов и соединений.

Ключевые слова: электронная компонентная база, многокристальные микросистемы, модульная трехмерная интеграция кристаллов, конечно-элементное моделирование
Опубликовано в разделе: Микро- и наносистемная техника
Библиографическая ссылка: Чугунов Е. Ю., Тимошенков С. П., Погалов А. И. Разработка и исследование многокристальных микросистем на основе модульной трехмерной интеграции кристаллов // Изв. вузов. Электроника. 2024. Т. 29. № 1. С. 98–107. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2024-29-1-98-107. – EDN: RLFKBJ.

Чугунов Евгений Юрьевич
Национальный исследовательский университет «МИЭТ» (Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1)

Тимошенков Сергей Петрович
Национальный исследовательский университет «МИЭТ» (Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1)

Погалов Анатолий Иванович
Национальный исследовательский университет «МИЭТ» (Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1)

1. Krishnamoorthy R., Krishnan K. Security empowered system-on-chip selection for Internet of Things // Intell. Autom. Soft Comput. 2021. Vol. 30. No. 2. P. 403-418. DOI: 10.32604/iasc.2021.018560 EDN: YCXWBW

2. Flynn M. J., Wayne L.Computer system design: System-on-chip. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2011. IV, 356 p.

3. Разработка однокристального передающего модуля со встроенным синтезатором частот / А. Калёнов, Л. Недашковский, М. Дроздецкий и др. // Электроника: наука, технология, бизнес. 2022. № 8 (219). С. 76-81. -. DOI: 10.22184/1992-4178.2022.219.8.76.81 EDN: PPABSX
Kalyonov A., Nedashkovsky L., Drozdetsky M., Losev V., Chaplygin Yu. Development of a single-chip
transmitting module with a built-in frequency synthesizer. Elektronika: nauka, tekhnologiya, biznes = Electronics: Science, Technology, Business, 2022, no. 8 (219), pp. 76–81. (In Russian). https://doi.org/10.22184/1992-4178.2022.219.8.76.81

4. Hwang L.-T., Horng T.-S. 3D IC and RF SiPs: Advanced stacking and planar solutions for 5G mobility. Hoboken, NJ: Wiley-IEEE Press, 2018. 464 p.

5. Чугунов Е. Ю., Тимошенков С. П., Погалов А. И., Вертянов Д. В. Конструирование и расчеты трехмерных микроэлектронных модулей с высокой степенью интеграции компонентов // Электронная техника. Сер. 3. Микроэлектроника. 2020. № 2 (178). С. 42-48. DOI: 10.7868/S2410993220020062 EDN: OWMRXJ
Chugunov E. Yu., Timoshenkov S. P., Pogalov A. I., Vertyanov D. V. Design and calculation of threedimensional microelectronic modules with a high degree of component integration. Elektronnaya tekhnika. Ser. 3. Mikroelektronika = Electronic Engineering. Series 3. Microelectronics, 2020, no. 2 (178), pp. 42–48. (In Russian). https://doi.org/10.7868/S2410993220020062

6. Кондрашин А. А., Лямин А. Н., Слепцов В. В. Современные технологии изготовления трехмерных электронных устройств: учеб. пособие. Изд. 2-е, испр. и доп. М.: Техносфера, 2019. 210 с. EDN: NSRVPM
Kondrashin A. A., Lyamin A. N., Sleptsov V. V. Modern technologies for manufacturing three-dimensional electronic devices, study guide. 2nd ed., rev. and upd. Moscow, Tekhnosfera Publ., 2019. 210 p. (In Russian).

7. Грушевский А. М. Сборка и монтаж многокристальных микромодулей: учеб. пособие / под ред. Л. А. Коледова. М.: МИЭТ, 2003. 195 с. EDN: QMNAAN
Grushevskiy A. M. Assembly and mounting of multichip micromodules, study guide, ed. L. A. Koledov. Moscow, MIET, 2003. 195 p. (In Russian).

8. Пат. 2657092 РФ. Способ изготовления трехмерного многокристального модуля на гибкой плате / Г. А. Блинов, А. И. Погалов, Е. Ю. Чугунов; заявл. 25.05.2017; опубл. 08.06.2018, Бюл. № 16. 9 с. EDN: MGLLWY
Blinov G. A., Pogalov A. I., Chugunov E. Yu. Method of the three-dimensional multi-crystal module on flexible board manufacturing. Patent 2657092 RF, publ. 08.06.2018, Bul. no. 16. 9 p. (In Russian).

9. Muzel S. D., Bonhin E. P., Guimarães N. M., Guidi E. S. Application of the finite element method in the analysis of composite materials: A review // Polymers. 2020. Vol. 12. Iss. 4. Art. No. 818. DOI: 10.3390/polym12040818 EDN: BIGDZS

10. Чугунов Е. Ю., Погалов А. И., Тимошенков С. П. Инженерные расчеты узлов и сборок изделий микроэлектронной техники с применением конечно-элементного моделирования // Изв. вузов. Электроника. 2021. Т. 26. № 3-4. С. 255-264. DOI: 10.24151/1561-5405-2021-26-3-4-255-264 EDN: SHNYLJ
Chugunov E. Yu., Pogalov A. I., Timoshenkov S. P. Engineering calculations of microelectronic products parts and assemblies using finite-element modeling. Izv. vuzov. Elektronika = Proc. Univ. Electronics, 2021, vol. 26, no. 3-4, pp. 255–264. (In Russian). https://doi.org/10.24151/1561-5405-2021-26-3-4-255-264

11. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3 т. / под ред. И. И. Жестковой. М.: Машиностроение, 2006. Т. 3. 927 с.
Anur’yev V. I., Zhestkova I. I. (ed.). Handbook of a mechanical engineering constructor, in 3 vol. Vol. 3. Moscow, Mashinostroyeniye Publ., 2006. 927 p. (In Russian).

12. Феодосьев В. И. Сопротивление материалов: учеб. для вузов. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000. 592 с. (Механика в техническом университете: в 8 т. / отв. ред. К. С. Колесников; т. 2).
Feodos’yev V. I. Strength of materials, study guide for universities. Moscow, Bauman State Technical Univ. Publ., 2000. 592 p. (In Russian). Mechanics in technical university Series, in 8 vol., publ. ed. K. S. Kolesnikov, vol. 2.

Сведения о публикации

Загрузок: 0

УДК: 621.3.049.76: 621.396.6
Тип публикации: Научная статья
DOI: 10.24151/1561-5405-2024-29-1-98-107
Идентификатор статьи в РИНЦ: RLFKBJ

Скачать: File not found (786.56 Кб) JATS XML