各校計畫成果

活動簡介

2D IC Si晶片隨摩爾技術接近尾聲，脫穎的 'more-than-Moore' 挑戰通過垂直堆疊晶片來實現3D IC。但是，在3D IC中，由於密集的堆疊結構，最具有挑戰性的技術問題是產生的焦耳熱。如果不能將熱傳導出去，將導致非常嚴重的降伏和可靠性問題。例如，如果我們想為智慧型裝置增加更多功能，則必須增加記憶體等配件的效能，同時需要增加電池容量和功率。大型電池會佔取大量體積，這會使熱相關問題更加嚴重。要除去熱量，我們應考慮一個溫度梯度。如果我們考慮直徑為10μm的焊錫微結構上的溫差為1°C，則溫度梯度為1000°C / cm，這將引起熱遷移。此外，焦耳加熱將增強電遷移，而熱應力將引起應力遷移。它們是主要的可靠性問題。

運作中的電子設備因為電荷流入和流出則被視為是開放系統。雖然運輸中的電荷數量是定數，但熵產生卻不是。熵產生中的廢熱是基於不可逆過程的焦耳加熱。我們要設計低功率設備，換句話說一種低熱量產量設備。
在微電子產業中，對結構破壞進行統計分析需要了解mean-time-to-failure（MTTF）。 例子是Black's MTTF方程。在此系統中，我們基於熵的產生促使電遷移，熱遷移和應力遷移而整合成MTTF模型。我們已經證明在Black's方程式中，MTTF取決於j2而不是j，其中j是電流密度，長期以來一直是一個有爭議的觀點。我們還提供了MTTF來適用於熱遷移和應力遷移，這是以前沒有的。