Beschreibung
Zur Absicherung der Zuverlässigkeit von Modulen, Baugruppen und Komponenten der Mikroelektronik tritt die Herausforderung auf, dass die zugehörigen Tests, zum Nachweis der Langlebigkeit, Robustheit und Nutzungsdauer, sehr zeit- und kostenaufwändig sind. Bereits heute lassen sich mit Hilfe von Modellen mögliche Zuverlässigkeitsprobleme lösen, bevor Prototypen gebaut und getestet werden. Dadurch beschleunigen sich Innovationszyklen, reduzieren sich Entwicklungskosten und der Einsatz von wertvollen Materialien und Ressourcen wird verringert, so dass diese Methoden aktuell in der Industrie und Forschung eingesetzt werden. Es zeigt sich jedoch, dass die aktuell eingesetzten Zuverlässigkeitsmodelle Limitierungen bei der Weiterverarbeitung von Daten innerhalb der Wertschöpfungskette aufweisen, die im Rahmen des Projektes gelöst werden sollen, um dem Ziel einer digitalen Zuverlässigkeitsabsicherung näher zu kommen.
Das Hauptziel ist es, einen simulativen Workflow zu entwickeln, der es ermöglicht, die wechselseitigen Abhängigkeiten zwischen den Integrationsebenen der Mikroelektronik bei der Zuverlässigkeits-bewertung zu beschreiben. Dabei sind in der Anwendung unterschiedliche Unternehmen entlang der Wertschöpfungskette aktiv, die jeweils wechselseitig Daten austauschen, während sie gleichzeitig ihr eigenes Know-How und IP schützen müssen. Dieser Austausch ist durch Pfeile in Abbildung 1 dargestellt, so dass sich hier Schnittstellen zwischen den Herstellern von Systemen (OEM), Baugruppen (Tier 1), Komponenten (Tier 2) und Materialien ergeben. Es ist für die Forschung zu klären, wie dieser Datenaustausch aussehen kann, damit Zuverlässigkeitsaussagen am Ende sowohl valide als auch machbar auf jeder der Integrationsebenen abgeleitet werden kann. Im Fokus sind die Wechselwirkungen, bei denen die Werkstoff- und Integrationstechnologie (Aufbau- und Verbindungstechnik) eine besondere Rolle spielt.Der geplante Lösungsweg beinhaltet die Weiterentwicklung, Anwendung und Evaluation von aktuell verfügbaren mathematischen Kopplungstechniken. Die Evaluation und Implementierung der Kopplung erfolgt spezifisch an realitätsnahen Baugruppen, Komponenten, Werkstoffen und somit deren Fehlermechanismen. Die Grundlage für die Modelle bilden die Werkstoffdaten und Fehlermechanismen. Auch diese sollen domänenübergreifend verfügbar gemacht werden, indem neue Ansätze für eine Datenbankstruktur entwickelt werden. Diese kann in der Verwertung von verschiedenen Forschungsstellen und vorzugsweise national förderfähigen Unternehmen eingesetzt werden, um Forschungsdaten zu den Werkstoffen und Technologien zu speichern und automatisiert abrufbar zu machen, so dass zukünftige Weiterentwicklungen z. B. bezüglich des Einsatzes von Künstlicher Intelligenz (KI) und automatisierten Modellen ermöglicht werden.In der Verwertung können Unternehmen und Forschungseinrichtungen auf den entwickelten Workflow und die Schnittstellen zurückgreifen, um Standards für den Datenaustausch zu definieren. Diese bilden damit eine wichtige Grundlage, um die Zuverlässigkeit von elektronischen Systemen, sowie ihrer Teilsysteme im Verbund der Wertschöpfungskette, digital abzusichern. Im nächsten Schritt können dann kommerzielle Softwarehersteller geeignete Lösungen entwickeln, um den entwickelten Workflow zu automatisieren und weitere Effizienzsteigerungen in der Entwicklung zu erzielen.