Politechnika Warszawska - Centralny System Uwierzytelniania
Strona główna

Integracja przyrządów elektroniki i fotoniki

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 103A-ELSZE-MSP-IPEF
Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Integracja przyrządów elektroniki i fotoniki
Jednostka: Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych
Grupy: ( Przedmioty techniczne )---EITI
( Przedmioty zaawansowane techniczne )--mgr.-EITI
( Przedmioty zaawansowane wariantowe )-Systemy zintegrowanej elektroniki i fotoniki-mgr.-EITI
Punkty ECTS i inne: 4.00 Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS:
  • roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
  • tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
  • 1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
  • tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
  • nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.
Język prowadzenia: polski
Jednostka decyzyjna:

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

Kod wydziałowy:

IPEF

Numer wersji:

1

Skrócony opis:

Student po realizacji części wykładowej i laboratoryjnej przedmiotu będzie:

  • posiadał zaawansowaną wiedzę z zakresu metod wytwarzania oraz typów nowoczesnych przyrządów elektronicznych i fotonicznych;

  • potrafił sklasyfikować podstawowe metody i techniki integracji przyrządów, układów i systemów elektronicznych i fotonicznych;

  • potrafił zaproponować plan rozwiązania prostych problemów technicznych z zakresu wytwarzania zintegrowanych przyrządów współczesnej elektroniki i fotoniki;

  • potrafił pracować w grupie, przyporządkowywać poszczególnym członkom zespołu rolę oraz zakres obowiązków w trakcie rozwiązywania problemów technicznych, zabierać krytyczny głos w dyskusji, przedstawiać na forum uzyskaną wiedzę oraz oceniać efekty pracy innych studentów.

Pełny opis:

Gwałtowny rozwój techniki i technologii w XX wieku, szczególnie związany z rozwojem technologii krzemowych układów scalonych (U. Sc.), doprowadził do rewolucji XXI wieku, jakim jest Internet Rzeczy (ang. Internet of Things – IoT / Internet of Everything – IoE). IoT jest obecnie na świecie najprężniej rozwijającą się gałęzią gospodarki w obszarze wysokich technologii. Fundamentem rozwoju przyrządów IoT jest integracja przyrządów elektronicznych oraz fotonicznych w tzw. Systems-on-Chip (SoCs). Jeśli elektronikę można uznać za technologię XX wieku, która napotkała już w wielu miejscach ograniczenia fundamentalne, to o fotonice mówi się jako o technologii XXI wieku. W fotonice, szczególnie w fotonice scalonej, wciąż drzemią nie do końca wykorzystane możliwości, dlatego integracja technologii przyrządów elektronicznych i fotonicznych w tzw. przyrządy Mikro-Opto-Elektromechaniczne (ang. Micro-Opto-Electromechanical Systems – MOEMS) stwarza nowa klasę przyrządów i nieograniczone możliwości zastosowań we wszystkich gałęziach gospodarki. Na wykładzie przybliżymy rozwiązania techniczne i technologiczne integracji elementów, przyrządów oraz systemów elektronicznych i fotonicznych. Omówimy podstawowe technologie i typy materiałów wykorzystywanych do realizacji tego typu struktur zintegrowanych, przybliżymy specyficzne warunki wytwarzania takich przyrządów oraz omówimy dalsze kierunki rozwoju, które mogą doprowadzić do cywilizacyjnego przełomu w XXI wieku. Przedstawimy problemy i wyzwania integracji współczesnych przyrządów typu SoCs.


Zagadnienia poruszane na wykładzie są niezmiernie interdyscyplinarne oraz reprezentują specyficzną dziedzinę techniki. W związku z tym, aby ułatwić studentom proces zdobywania i przyswajania wiedzy, wykłady będą prowadzone przy wykorzystaniu nowoczesnych metod kształcenia i tutoringu, takich jak: „flipped class”, „blended learning”, czy „jigsaw”. Metody te z pewnością uatrakcyjnią proces uczenia się oraz zaktywizują studentów do samodzielnego zdobywania wiedzy z zakresu przedmiotu. Pozwoli to na znacznie skuteczniejsze ugruntowanie wiedzy po realizacji przedmiotu i przygotowanie słuchaczy do kolejnych etapów kariery zawodowej. Studenci będą mieli również znaczny wpływ na zagadnienia, które będą sprawdzane na kolokwiach poprzez wspólną dyskusję i definiowanie najważniejszych zagadnień (np. wykorzystanie metod ankietowych lub wspólnego przygotowywania kryteriów oceny, tzw. „rubric”). Przedmiot będzie prowadzony przy wykorzystaniu wykładów multimedialnych bogato wzbogaconych o zdjęcia oraz filmy multimedialne ułatwiające zrozumienie przedstawianych na wykładzie treści. Szczególny nacisk w trakcie wykładów będzie położony na liczne dyskusje i prace w grupach oraz samodzielne zdobywanie wiedzy przez studentów przy wykorzystaniu źródeł elektronicznych. W ramach wykładu planowana jest również organizacja wycieczki do Centrum Zaawansowanych materiałów i Technologii (CEZAMAT), aby studenci mogli przekonać się, jak wyglądają nowoczesne laboratoria technologiczne, w których prowadzone są prace naukowo-badawcze oraz wdrożeniowe związane z produkcją zintegrowanych elementów i przyrządów elektronicznych i fotonicznych omawianych na wykładach.


Opis wykładu:

  1. Wprowadzenie
    Pojęcie „Integracja” w kontekście przyrządów elektronicznych i fotonicznych, rys historyczny i rozwój technologii przyrządów półprzewodnikowych dla elektroniki i fotoniki, granice i bariery rozwoju oraz prognozy, pojęcia: „skalowanie”, „More Moore”, „More than Moore” i „beyond CMOS/Si”, nowe technologie, nowe materiały, nowe architektury przyrządów, rynek przyrządów elektronicznych i fotonicznych, perspektywy rozwoju na świecie i w Polsce.
  2. Warunki wytwarzania elementów i przyrządów elektronicznych i fotonicznych
    Warunki wytwarzania przyrządów elektronicznych i fotonicznych, laboratoria i fabryki, w których prowadzone są procesy wymagające wysokiej skali czystości pomieszczeń, podstawowe procesy technologiczne, przykładowe sekwencje procesów technologicznych, uzysk produkcyjny, metody optymalizacji, metody charakteryzacji materiałów i struktur elektronicznych i fotonicznych.
  3. Podstawowe materiały i procesy technologii planarnej
    Materiały wykorzystywane do wytwarzania elementów oraz przyrządów elektronicznych i fotonicznych, podstawowa klasyfikacja metod wytwarzania, uwarunkowania stosowalności tych metod.
  4. Technologia SOI/SON i elektroniczne układy scalone
    Metody wytwarzania podłoży typu „Silicon-On-Insulator” (SOI), klasyfikacja, zalety technologii, ograniczenia, porównanie do klasycznych technologii planarnych i innych stosowanych współcześnie w produkcji układów scalonych. Rozwój technologii (PD-, FD-) SOI -> SON -> UTB-SOI. Przykłady przyrządów, sekwencje i metody wytwarzania w kontekście przyrządów elektronicznych i fotonicznych.
  5. Przyrządy i układy fotoniki zintegrowanej
    Podstawowe bloki funkcjonalne, przyrządy pasywne i aktywne, elementy i układy technologii krzemowej (Si), fosforku indu (InP) i innych materiałów (np. azotku krzemu – Si3N4), cechy charakterystyczne tych technologii i zakresy stosowalności. Przykłady technologii podstawowych elementów aktywnych i pasywnych. Propagacja i detekcja promieniowania. Aplikacje.
  6. Przyrządy MOEMS – technologia hybrydowa
    Klasyfikacja i podział przyrządów. Podstawowe bloki i elementy mikromechaniczne i elektro-optyczne, podstawowe technologie i metody obróbki powierzchniowej i objętościowej materiałów. Przykłady sekwencji technologicznych. Współczesne aplikacje przyrządów.
  7. Metody integracji struktur elektronicznych i fotonicznych
    Technologie montażu struktur półprzewodnikowych elektronicznych i fotonicznych, metody, przykłady, ograniczenia. Montaż struktur półprzewodnikowych do obudów oraz zagadnienia hermetyzacji, odprowadzanie ciepła. Technologie połączeń elektrycznych i optycznych.
  8. Kolokwia sprawdzające wiedzę studentów
  9. Zajęcia w „terenie” – wycieczka


Laboratorium:

Część laboratoryjna przedmiotu poświęcona jest zaznajomieniu studentów z zaawansowanymi technikami realizacji elementów półprzewodnikowych, ich charakteryzacji elektrycznej i optycznej oraz metodami integracji. W ramach laboratoriów studenci pod okiem wykwalifikowanej kadry będą samodzielnie realizować Laboratorium składa się z trzech części:

  1. Elektronika: sekwencja procesów wytwarzania podstawowych elementów półprzewodnikowych (zajęcia w laboratorium o podwyższonej czystości typu "clean-room" w IMiO PW);
  2. Fotonika: pomiary i charakteryzacja struktur falowodowych i/lub przyrządów pasywnych wykonanych w laboratoriach technologicznych IMiO PW oraz CEZAMAT;
  3. Integracja: metody montażu elementów, wykonywania mikropołączeń, hybrydowa integracja.
Literatura:

  1. Robert Doering and Yoshio Nishi "Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology", CRC Press (2008).
  2. Stanley Wolf and Richard N. Tauber "Silicon Processing for the VLSI Era, Vol. 1: Process Technology", Lattice Press (2000).
  3. J.P. Collinge, “Silicon-On-Insulator Technology: Materials to VLSI", Kluwer (1991).
  4. Tapan K, Gupta; “Handbook of Thick- and Thin-Film Hybrid Microelectronics”, J. Wiley & Sons Inc., Hoboken, New Jersey (2003).
  5. G.T. Reed and A.P. Knights, “Silicon Photonics: an introduction”, J. Wiley & Sons Inc. (2004).
  6. Źródła dostępne w sieci www (serwisy TED, MOOCs, YouTube, knowledge clips, itp.)
  7. Publikacje dostępne w czasopismach i bazach naukowych oraz prezentacje multimedialne w sieci www.
Metody i kryteria oceniania:

Zaliczenie przedmiotu będzie przeprowadzone na podstawie ocen uzyskanych z dwóch kolokwiów sprawdzających (w sumie 70 pkt.) oraz trzech ćwiczeń laboratoryjnych (30 pkt.). Do zaliczenia przedmiotu wymagane jest uzyskanie co najmniej 36 punktów z części wykładowej oraz 16 punktów z części laboratoryjnej. Realizacja przedmiotu, zarówno w części wykładowej, jak i laboratoryjnej, będzie przygotowana w taki sposób, aby nauka była realizowana w całości w formie zdalnej (w uzasadnionych przypadkach).

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2023/2024 - sem. letni" (w trakcie)

Okres: 2024-02-19 - 2024-09-30
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Laboratorium, 15 godzin, 24 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 24 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Robert Mroczyński
Prowadzący grup: Robert Mroczyński
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2022/2023 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2023-02-20 - 2023-09-30
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Laboratorium, 15 godzin, 24 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 24 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Robert Mroczyński
Prowadzący grup: Robert Mroczyński
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2021/2022 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2022-02-23 - 2022-09-30
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Laboratorium, 15 godzin, 24 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 24 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Robert Mroczyński
Prowadzący grup: Robert Mroczyński
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Politechnika Warszawska.
pl. Politechniki 1, 00-661 Warszawa tel: (22) 234 7211 https://pw.edu.pl kontakt deklaracja dostępności USOSweb 7.0.0.0-7 (2024-03-18)