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Dispositifs de refroidissement pour l'intégration de Systèmes en Boîtiers (SiP) en Fan-Out Wafer Level Package (FOWLP)

Défi technologique : Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (en savoir +)

Département : Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire : Laboratoire des Technologies d'Intégration 3D

Date de début : 01-10-2022

Localisation : Grenoble

Code CEA : SL-DRT-22-0499

Contact : perceval.coudrain@cea.fr

L'intégration "FanOut wafer-level packaging" (FOWLP) est devenu un standard pour l'intégration de composants électroniques dans nos smartphones. Les futures applications FOWLP s'étendent des dispositifs pour les télécommunications (5G, 6G, transceivers optoélectroniques, etc..) aux applications à haute performances (HPC et intelligence artificielle) ; elles font émerger un besoin manifeste de dissipation thermique. A ce jour, seules des solutions avec des dissipateurs externes (passifs ou actifs) sont proposées dans les boîtiers ; elles s'avèrent coûteuses et non optimisées thermiquement. A travers ce sujet de thèse de doctorat ambitieux, le CEA-Leti, qui bénéficie de collaborations de premier ordre sur ces technologies, souhaite investiguer des approches de dissipation innovantes au c?ur de l'intégration FOWLP en s'appuyant sur ces procédés de la microélectronique disponibles en salle blanche. Le stagiaire devra dresser un état de l'art sur les profils de dissipation de puissance dans les intégrations FOWLP actuelles et celles à avenir en termes d'applications, de densités de puissance, d'encombrement, de températures d'utilisation etc. Deux voies d'intégration seront ensuite considérées : une première approche passive avec des répartiteurs de chaleur en contact avec la face arrière des puces pour les faibles à moyennes densités de puissance (télécom) et une deuxième approche active impliquant des circuits de refroidissement micro fluidique directement intégrés dans le boitier pour les fortes densités de puissance (HPC, IA...). Afin de construire cette réflexion de manière éclairée, le doctorant sera amené à réaliser des simulations thermiques (ex: Flotherm, Comsol, Ansys?). A l'issu de cette première phase, le doctorant devra être en mesure de proposer une feuille de route de solutions de dissipation inédites, adaptées aux futures applications FOWLP et couvrant toutes les gammes applicatives. Un second volet de nature technologique s'ouvrira alors pour le doctorant. Il travaillera au développement des briques technologiques élémentaires associées aux intégrations sélectionnées sur des lots d'études, en collaboration avec la plateforme technologique du CEA-Leti (dépôt, gravure, collage, moulage polymère?). Dans une démarche de démonstration et de mesure de performances, ces briques technologiques pourront être implémentées sur des prototypes fonctionnels de systèmes en boitiers des projets en cours d'étude au CEA-Leti.

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