Une université de Californie, Un ingénieur de Riverside construit des circuits électroniques juste pour les casser le plus rapidement possible. Une équipe de recherche dirigée par Sheldon Tan, professeur de génie électrique et informatique au Bourns College of Engineering, a développé une nouvelle façon de tester la fiabilité des circuits intégrés, comme les puces et les microprocesseurs, c'est plus rapide que les techniques conventionnelles.

La méthode utilise une électromigration soigneusement contrôlée à une température de fonctionnement normale pour provoquer la défaillance du circuit en quelques heures au lieu de plusieurs années, permettant aux chercheurs d'évaluer la durabilité d'un processus de fabrication particulier.

La nouvelle technique pourrait prolonger la durée de vie et la fiabilité des circuits intégrés utilisés dans les smartphones et l'automobile, médical, industriel, aérospatial, et les applications de défense.

L'électromigration est le principal problème de fiabilité des circuits intégrés. Lorsque les électrons traversent un métal conducteur, ils heurtent des molécules de métal et les délogent. Le réarrangement des molécules déforme le métal, interférer avec sa capacité à conduire l'électricité et même provoquer la rupture des fils. Ce processus peut prendre de quelques minutes pour certains capteurs à 10 ans ou plus pour les circuits d'intégration à très grande échelle (VLSI) tels que les microprocesseurs.

À mesure que les appareils électroniques deviennent plus petits, les films et fils métalliques qui relient les composants des circuits intégrés, connu sous le nom d'interconnexions, doit devenir plus fin tout en résistant à de fortes densités de courant électrique afin de fonctionner avec la vitesse et la précision attendues par les utilisateurs. La combinaison augmente le risque d'échec dû à l'électromigration. Les experts prévoient que la durée de vie de l'électromigration sera réduite de moitié à chaque nouvelle génération de VLSI.

Encore, les applications allant de l'électronique automatique aux dispositifs médicaux et équipements aérospatiaux nécessitent une longue durée de vie et des exigences de fiabilité élevées.

Les développeurs de circuits intégrés ont besoin de moyens rapides pour tester l'échec de l'électromigration avant de les mettre en production de masse pour une utilisation dans l'électronique grand public.

Les techniques classiques de vieillissement consistent à soumettre le circuit intégré à des températures élevées ou à des densités de courant élevées, dont chacun peut provoquer la défaillance du circuit pour des raisons autres que l'électromigration, et ni l'un ni l'autre ne reproduit son environnement ou son comportement ordinaire.

Maintenant, pour la première fois, Le groupe de recherche de Tan a créé un processus qui accélère le vieillissement par électromigration des interconnexions dans les circuits intégrés dans des conditions de travail normales.

L'équipe de Tan a commencé avec une structure d'interconnexion conçue pour une durée de vie d'électromigration de plus de 10 ans, comme l'exigent de nombreuses applications électroniques. La structure se compose d'un fil à deux segments - un réservoir et une branche principale - une cathode, et un interrupteur pour désactiver le réservoir. Le réservoir est relié à la cathode, qui dirige le flux d'électrons dans le fil. Ordinairement, un réservoir n'a pas de courant électrique et prolonge la durée de vie du fil. Avec le réservoir désactivé par l'interrupteur, cependant, le courant le traverse, sollicitant la cathode et provoquant une défaillance d'électromigration en quelques jours au lieu de 10 ans.

En chauffant l'interconnexion jusqu'à des températures de fonctionnement normales, moins de 150°C/302°F, ils ont réduit le temps d'échec encore plus - un peu moins de deux heures.

« Les dispositifs électroniques et les interconnexions d'aujourd'hui deviendront de moins en moins fiables à mesure que la technologie progresse. L'industrie des semi-conducteurs sera bientôt confrontée à une crise de fiabilité si ces problèmes ne sont pas résolus dans un avenir proche. Nos nouvelles techniques de vieillissement par électromigration contrôlée pourraient aider à éviter cette crise, " dit Tan.