Forscher entwickeln Selbstheilung für Chips

Chip, Halbleiter, Platine Bildquelle: Jiahui Huang / Flickr
Forscher von der University of Illinois haben ein System entwickelt, das Chips zukünftig mit Selbstheilungskräften ausstatten soll. Fällt ein Schaltkreis aus, soll so nicht gleich das gesamte System einer Reparatur bedürfen, teilten die Wissenschaftler mit.
Gerade in kritischen Bereichen, beispielsweise in Flugzeugen, soll dies für deutlich weniger Probleme sorgen. Heute ist es notwendig, kritische Elektronik-Elemente hier redundant auszulegen und ohne eine teure und aufwändige Sensoren-Ausstattung wird es schwer, einen fehlerhaften Chip später zu lokalisieren.

Mit dem neuen Verfahren wird ein Chip, der beispielsweise durch zu starkes Ruckeln oder Temperaturschwankungen einen Riss erhält, binnen eines winzigen Augenblicks mit hoher Wahrscheinlichkeit so repariert, dass er seine Aufgabe weiterhin wie gewohnt ausführt. "Das vereinfacht das ganze System", sagte Jeffrey Moore, der als Chemie-Professor an dem Forschungsprojekt beteiligt war.

Aber auch in Geräten für den Endverbraucher kann die Methode viele Vorteile bringen. Bei einem Defekt kleinerer Systeme wie den meisten Handys wird heute in der Regel gleich das ganze Produkt ausgetauscht. Aber auch der Austausch nur des betroffenen Chips wird kostspieliger, weil die zunehmende Kompaktheit der Geräte dafür sorgt, dass immer mehr Funktionen, die früher von einzelnen Bauelementen übernommen wurden, in einen hochintegrierten und teureren Chip einfließen. Selbstreparatur von ChipsMikrokapseln schließen einen Riss Die Methode zur Selbstreparatur basiert auf kleinen Polymer-Kapseln mit einer Größe von etwa 10 Mikrometern, die auf einem Gold-Layer aufgebracht sind. Kommt es im Chip zu einem Riss, öffnen sich die Kapseln und setzen ein Flüssigmetall frei, das binnen Mikrosekunden in die Öffnung fließt und die Leitfähigkeit wiederherstellt.

Die Forscher konnten in Versuchen nachweisen, dass in 90 Prozent der Fälle die Leitfähigkeit zu 99 Prozent wiederhergestellt wird - auch wenn nur vergleichsweise wenige Mikrokapseln zum Einsatz kommen. Sie wollen die Methode nun auch in anderen Bereichen erproben, beispielsweise um die Sicherheit und Lebensdauer von Akkus zu verbessern. Chip, Halbleiter, Platine Chip, Halbleiter, Platine Jiahui Huang / Flickr
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