Aufgrund der komplexen Strukturen und den verwendeten Materialien unterliegen moderne ICs unterschiedlichen Alterungseffekten – und diese führen letztendlich zu Verschleiß.

Durch das vielschichtige Zusammenspiel mit anderen Effekten, wie Variationen und Selbsterwärmung, sind Alterungseffekte schwer zu modellieren, und ihre Kompensation wird zunehmend komplizierter. Dabei spielt es eine besondere Rolle, unter welchen Bedingungen ICs eingesetzt werden sollen, weil z.B. hohe Temperaturen bestimmte Mechanismen beschleunigen oder produktspezifische Lebensdauerziele erreicht werden müssen.

Um die Auswirkungen der Alterung von Schaltkreisen abzumildern, ist eine engere Zusammenarbeit zwischen Halbleiterherstellern und Entwicklern erforderlich. Dadurch können sie neue Ansätze zur Modellierung und Kompensation von Alterungseffekten entwickeln und so sicherstellen, dass ICs ihre Leistungsfähigkeit im Laufe der Zeit beibehalten.

Ein vielversprechender Ansatz ist die Einbeziehung von maschinellem Lernen und künstlicher Intelligenz (KI) in die Technologieentwicklung sowie in den Entwurf und die Fertigung von ICs. Mit entsprechenden Algorithmen können Alterungseffekte genauer modelliert werden. Das erlaubt zum einen technologische Verbesserungen und zum anderen ein präziseres Gegensteuern im IC-Entwurf. Ein weiterer Ansatz sind die heterogene Integration und die 3D-Stapelung von ICs auf Basis des Advanced Packaging. Solche Techniken ermöglichen eine größere Flexibilität in der Systementwicklung, bei der z.B. Bestandteile in robusteren Halbleitertechnologien gefertigt werden können um die Zuverlässigkeit zu erhöhen, wenn es der Bedarf an Leistungsfähigkeit zulässt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Alterung von Schaltkreisen eine wachsende Herausforderung für die Halbleiterindustrie darstellt. Die Zusammenarbeit von Halbleiterherstellern und Designern ist wichtig, um Alterungseffekte mit ihren Einflussfaktoren und Auswirkungen auf das Schaltungsverhalten besser zu verstehen und zu modellieren, um entsprechende Gegenmaßnahmen ergreifen zu können. An genau dieser Stelle setzen die Forschungsarbeiten am Fraunhofer IIS/EAS an: Zuverlässigkeitsinformationen für konkrete Halbleitertechnologien werden aufgenommen und für IC-Entwickler zugänglich gemacht. Auf diese Weise können wir die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit von ICs verbessern und sicherstellen, dass sie eine lebenswichtige Technologie für unsere sich schnell entwickelnde Welt bleiben.