Una Universidad de California, El ingeniero de Riverside construye circuitos electrónicos solo para romperlos lo más rápido posible. Un equipo de investigación dirigido por Sheldon Tan, profesor de ingeniería eléctrica e informática en el Bourns College of Engineering, ha desarrollado una nueva forma de probar la fiabilidad de los circuitos integrados, como microchips y microprocesadores, que es más rápido que las técnicas convencionales.

El método utiliza una electromigración cuidadosamente controlada a la temperatura de funcionamiento normal para hacer que el circuito falle en horas en lugar de años. permitiendo a los investigadores evaluar la durabilidad de un proceso de fabricación en particular.

La nueva técnica podría extender la vida útil y la confiabilidad de los circuitos integrados utilizados en teléfonos inteligentes y automóviles, médico, industrial, aeroespacial, y aplicaciones de defensa.

La electromigración es el principal problema de fiabilidad de los circuitos integrados. Cuando los electrones atraviesan un metal conductor, chocan contra moléculas de metal y las sacan de su lugar. El reordenamiento de las moléculas deforma el metal, interfiriendo con su capacidad para conducir electricidad e incluso provocando que los cables se rompan. Este proceso puede llevar desde unos pocos minutos para algunos sensores hasta 10 años o más para circuitos de integración a gran escala (VLSI) como los microprocesadores.

A medida que los dispositivos electrónicos se vuelven más pequeños, las películas metálicas y los cables que conectan los componentes de los circuitos integrados, conocidas como interconexiones, debe volverse más fino al mismo tiempo que resiste altas densidades de corriente eléctrica para funcionar con la velocidad y precisión que esperan los usuarios. La combinación eleva el riesgo de fallas debido a la electromigración. Los expertos anticipan que la vida útil de la electromigración se reducirá a la mitad con cada nueva generación de VLSI.

Todavía, las aplicaciones que van desde la electrónica automática hasta los dispositivos médicos y los equipos aeroespaciales requieren una vida útil prolongada y tienen requisitos de fiabilidad exigentes.

Los desarrolladores de circuitos integrados necesitan formas rápidas de probar las fallas de la electromigración antes de ponerlos en producción en masa para su uso en electrónica de consumo.

Las técnicas de envejecimiento convencionales implican someter el circuito integrado a altas temperaturas o altas densidades de corriente, cada uno de los cuales puede hacer que el circuito falle por razones distintas a la electromigración, y ninguno de los cuales replica su entorno o comportamiento ordinario.

Ahora, por primera vez, El grupo de investigación de Tan ha creado un proceso que acelera el envejecimiento por electromigración de interconexiones en circuitos integrados en condiciones normales de trabajo.

El equipo de Tan comenzó con una estructura de interconexión diseñada para una vida útil de electromigración de más de 10 años, como lo requieren muchas aplicaciones electrónicas. La estructura consta de un cable de dos segmentos, un depósito y una rama principal, un cátodo, y un interruptor para desactivar el depósito. El depósito está conectado al cátodo, que dirige el flujo de electrones hacia el cable. Ordinariamente, un depósito no tiene corriente eléctrica y prolonga la vida útil del cable. Con el depósito desactivado por el interruptor, sin embargo, la corriente fluye a través de él, estresando el cátodo y causando fallas en la electromigración en unos pocos días en lugar de 10 años.

Al calentar la interconexión hasta las temperaturas normales de funcionamiento, menos de 150 ° C / 302 ° F, redujeron aún más el tiempo de falla, poco menos de dos horas.

"Los dispositivos electrónicos y las interconexiones actuales serán cada vez menos fiables a medida que avanza la tecnología. La industria de los semiconductores pronto se enfrentará a una crisis de fiabilidad si no se abordan esos problemas en un futuro próximo. Nuestras nuevas técnicas de envejecimiento por electromigración controlada podrían ayudar a evitar esta crisis, "Dijo Tan.