Zuverlässigkeits- und Lebensdauerprognose

Strukturen in der Mikro- und Nanotechnologie sind heute 350 bis 40 nm groß. Zukünftig werden sie sogar nur noch 130 bis 22 nm klein sein. Auch die Systemintegration wird immer weiter vorangetrieben und Komponenten werden auf kleinstem Raum angeordnet. Dadurch wird die zuverlässige Funktion eines Bauteils immer stärker beeinflusst von technologisch bedingten Effekten, wie Prozess-Schwankungen, Alterung oder elektrothermische Wechselwirkungen mit anderen Komponenten.

Viele sicherheitskritische Neuentwicklungen, zum Beispiel im Automobilbereich, in der Luft- und Raumfahrt, der Medizintechnik oder der Industrieautomatisierung basieren auf diesen Technologien. Solche Anwendungen müssen besonders langlebig sein und gleichzeitig kostengünstig in der Herstellung.

Um die Funktion sicher zu garantieren und das Potential der neuen Technologien zu nutzen, müssen die Fehler- und Ausfallmechanismen auf verschiedenen Abstraktionsebenen (Technologie, Bauelemente, Integrierte Schaltungen, Systeme) bereits vor der Fertigung berücksichtigt werden. Dazu gehört auch, die Wechselwirkung einzelner Effekte einzubeziehen. Fertigungsvariationen und ein Verschleiß mit der Lebensdauer betreffen zum Beispiel die gleichen Eigenschaften von Bauelementen. Auch Alterung und Erhitzung beeinflussen sich gegenseitig.

Mit mathematischen Modellen und darauf aufbauenden Simulationen können Auswirkungen von Fehlverhalten und Alterung frühzeitig untersucht werden. In Zusammenhang mit dem gewünschten elektrischen Verhalten kann mit ihnen auch die Funktion des Gesamtsystems unter verschiedenen Einsatzbedingungen verifiziert werden. Gleichzeitig lassen sich daraus konkrete Randbedingungen für den Schaltungs- und Layoutentwurf ableiten und so Anforderungen zur Zuverlässigkeit und Robustheit in der Entwicklung eines Systems berücksichtigen.