MIRELAI
MIRELAI ist ein von der EU finanziertes industrielles Doktorandennetzwerk, das sich mit den Herausforderungen der Zuverlässigkeit, Nachhaltigkeit und Verifizierung in der Mikroelektronik befasst und die Innovationskapazität und Wettbewerbsfähigkeit Europas auf dem Markt stärken soll. Um dieses Ziel zu erreichen, bildet das Programm die nächste Generation von Ingenieuren und Wissenschaftlern für die nächste Generation von zuverlässiger und reparierbarer Mikroelektronik aus, die innerhalb einer vertrauenswürdigen europäischen Wertschöpfungskette entwickelt werden.
Projektpartner
- Polymer Competence Center Leoben (PCCL) - Koordinator
- Politecnico di Milano (POLIMI)
- Technische Universität Chemnitz (TU Chemnitz)
- Delft University of Technology (TU Delft)
- VZW Interuniversitair Micro-Electronica Centrum (IMEC)
- ams AG (ams OSRAM)
- AT & S Austria Technologie & Systemtechnik AG
- Robert Bosch GmbH (Bosch)
- Berliner Nanotest und Design GmbH (Nanotest)
- Nexperia BV (Nexperia)
- NXP Semiconductors N.V. (NXP)
- Siemens Industry Software NV (SISW)
- Technoprobe S.p.A. (Technoprobe)
Assoziierte Partner:
- University of Greenwich (UOG)
- Materials Consultancy Services Ltd. (MCS)
- accelopment Schweiz AG (accelCH)
- Katholieke Universiteit Leuven (KU Leuven)
- Montanuniversität Leoben (MUL)
- Signify N.V. (signify)
- Material Center Leoben (MCL)
Motivation und Ziele
Die europäische Mikroelektronikindustrie muss sich in der sich rasch entwickelnden Technologielandschaft zahlreichen Herausforderungen stellen. Eine der Herausforderungen besteht darin, die Zuverlässigkeit und Nachhaltigkeit elektronischer Komponenten und Systeme zu gewährleisten, um die vorgeschlagenen EU-Vorschriften zum „Recht auf Reparatur“ zu erfüllen. Eine weitere Herausforderung besteht in der notwendigen Beschleunigung der Produktqualifizierung, die aktuell bis zu 70 % der gesamten Entwicklungszeit in Anspruch nimmt. Dies bedeutet, dass die erfolgskritische Zeit bis zur Markteinführung nicht von der eigentlichen Technologieentwicklung, sondern vom Produktfreigabeprozess dominiert wird, was eine finanzielle Belastung für die Industrie darstellt und den Wettbewerbsvorteil Europas gegenüber den wichtigsten globalen Akteuren schmälert.
Angesichts der strategischen Bedeutung der Mikroelektronikindustrie für die europäische Wirtschaft, die im Jahr 2021 etwa 20 % des europäischen BIP ausmachte und mehr als 250 000 Menschen beschäftigte, muss Europa die nächste Generation von disziplinübergreifenden Experten für elektronische Fertigung und digitale Innovationen ausbilden, um mit anderen globalen Akteuren wie China und Nordamerika konkurrieren zu können und so die europäische technologische Souveränität in einem so wichtigen Bereich zu stärken.
Das im Oktober 2022 offiziell gestartete Doktorandennetzwerk MIRELAI - Microelectronics RELiability driven by Artificial Intelligence - ist ein innovatives, von der EU finanziertes Projekt mit dem Ziel, die Herausforderungen bei der Herstellung von Mikroelektronik zu bewältigen und Europas Innovationskapazität und Wettbewerbsfähigkeit auf dem Markt zu steigern. Durch eine einzigartige Partnerschaft zwischen Industrie und akademischen Partnern in sieben europäischen Ländern wird MIRELAI Fachwissen und Kapazitäten bündeln, um die nächste Generation von Ingenieuren für zuverlässige Mikroelektronik auszubilden.
Um dieses Ziel zu erreichen, werden im Rahmen des Projekts 13 Doktoranden (DCs) eingestellt, die die Physik der Degradation erforschen und den Test- und Verifizierungsaufwand in der Wertschöpfungskette der Mikroelektronikindustrie verringern sollen. Darüber hinaus wird den Doktoranden eine wissenschaftliche sowie industrienahe Ausbildung angeboten, um sicherzustellen, dass das im Rahmen des Projekts erworbene Wissen auch umgesetzt wird. Der direkte Wissenstransfer von der Wissenschaft zur Industrie ist ein einzigartiger Aspekt von MIRELAI, der dazu beitragen wird, die Innovationskapazität und die Wettbewerbsfähigkeit Europas auf dem globalen Markt für elektronische Komponenten und Systeme zu erhöhen.
Hauptziele
Das Hauptziel von MIRELAI besteht darin, fachübergreifende Experten auszubilden, die ein neues Maß an Effizienz in die Entwicklung von innovativen und zuverlässigen mikroelektronischen Systemen innerhalb einer europäischen Wertschöpfungskette einführen.
Um dieses Ziel zu verfolgen, wurden die folgenden wissenschaftlichen Ziele definiert:
- Identifizierung der Unsicherheiten aller analysierten Materialien und Prozesse, die im Rahmen der Forschungsprojekte angewendet werden, und Zusammenfassung der Ergebnisse in einer gemeinsamen Datenbank
- Beschreibung des Degradationsentwicklungsverhaltens als Input für das physikalisch informierte Lernen (Funktion oder Wechselbeziehung).
- Zeiteffiziente, genaue digitale Zwillinge auf Bauteil- und Baugruppenebene, die in Echtzeit laufen.
- Bewertung der Kritikalität von PCBA-Merkmalen auf der Grundlage parametrisierter Modelle unter Berücksichtigung von Unsicherheiten.
- Trainierte und validierte Ersatzmodelle zur Erkundung massiver Designräume, zur Identifizierung mehrdimensionaler Korrelationen und zur Bewältigung schlecht gestellter Probleme.
- Vorhersage der Restnutzungsdauer (RUL) elektronischer Systeme durch maschinelles Lernen.
Ziele und Vorgangsweise
Die Zuverlässigkeit der Mikroelektronik ist von Natur aus ein multidisziplinäres Problem auf mehreren Ebenen. Die erforderlichen Hauptdisziplinen sind Maschinenbau, Elektronik, maschinelles Lernen, Materialphysik, Programmierung und numerische Simulation. Neben den Fähigkeiten in diesen Disziplinen ist es notwendig, die Zusammenhänge entlang der Wertschöpfungskette elektronischer Systeme zu verstehen. Die Zuverlässigkeit elektronischer Komponenten hängt vom globalen Systemverhalten ab, so wie das System seinerseits von der Funktion und Leistung der einzelnen Komponenten abhängt. Darüber hinaus ist die Kenntnis der einzelnen Werkstoffe unerlässlich, um die zugrunde liegende Physik der Degradation zu verstehen. Metalle, Polymere, Verbundwerkstoffe oder Halbleiter haben sehr spezifische Eigenschaften und physikalische Grundlagen. Um die immer komplexer werdenden Herausforderungen bei der Entwicklung und Umsetzung neuer intelligenter elektronischer Systeme zu meistern, müssen die künftigen Forscher außerdem ein starkes Netzwerk aufbauen, Wissen austauschen und in Teams arbeiten. Diese Herausforderungen unterstreichen die einzigartige Stellung von MIRELAI. Das Projekt ist eine einmalige Gelegenheit, die Zusammenarbeit zwischen den weltweit führenden europäischen Instituten auf dem Gebiet der mikroelektronischen Zuverlässigkeit zu stärken und ihr jeweiliges fundiertes Wissen auf den einzelnen Systemebenen zu verknüpfen. Die ausgebildeten DCs werden den Ausgangspunkt für ein nachhaltiges Netzwerk von disziplinübergreifenden Experten in Europa bilden, die bereit sind, die Zukunft der europäischen Mikroelektronikindustrie zu gestalten.
“MIRELAI ist eine einzigartige Gelegenheit für junge Forscher, sich zu disziplinübergreifenden Experten zu entwickeln, die den Weg zu einer nachhaltigen Mikroelektronikindustrie ebnen.“
Downloads & Weiterführende Links
Fördergeber
MIRELAI wird durch die Europäische Union (Grant Agreement ID 101072491) gefördert. Die geäußerten Ansichten und Meinungen sind jedoch ausschließlich die der Autoren und spiegeln nicht unbedingt die der Europäischen Union oder der Europäischen Forschungsagentur wider. Weder die Europäische Union noch die Förderbehörde können dafür verantwortlich gemacht werden. Partner aus dem Vereinigten Königreich werden vom britischen Forschungsrat für Ingenieur- und Naturwissenschaften (Engineering and Physical Sciences Research Council) unterstützt.
