9. Aspekte der Zuverlässigkeit von Halbleiterspeichern und Mikroprozessoren

Die Zuverlässigkeit von Halbleiterspeichern und Mikroprozessoren wird gemeinsam behandelt, weil sie die wichtigsten Halbleiterbauelemente sind, die in Computern verwendet werden. Steigende Integrationsdichten sind immer schwieriger herzustellen, sodass die Ausbeute an fehlerfreien Exemplaren relativ niedrig ist, was sich im Preis bemerkbar macht. Neueste Überlegungen gehen deswegen dahin, einen Teil der fehlerbehafteten Speicherschaltungen einzusetzen und zusätzliche Schaltungsmaßnahmen zu ergreifen, um diese Herstellungsdefekte zu tolerieren. Im Jahre 1965 postulierte Gordon Moore, dass die Dichte der Transistoren auf einer integrierten Schaltung mit der Zeit exponentiell ansteigt oder anders gesagt, dass sich die Leistung von Mikrochips Jahr für Jahr verdoppeln würde. Leicht abgewandelt gilt das Moore'sche Gesetz noch heute. Die vorausgesagte Verdoppelung wurde später von 12 auf 18 Monate relativiert, aber die exponentielle Natur des Wachstums blieb. Obwohl die Zahl der Transistoren je Speicherbaustein jährlich nahezu verdoppelt wird, hält die Zuverlässigkeit mit der steigenden Integration Schritt, denn die Speicherbausteine haben bisher immer wieder eine Langzeitausfallrate von rund 10⁻⁷ h⁻¹ erreicht. Mikroprozessoren enthalten jetzt Milliarden von Transistoren, die manchmal bei Taktfrequenzen von mehr als 3 Mrd. Zyklen pro Sekunde arbeiten. Die superschnellen Vorrichtungen bedeuten, dass die Transistoren zu lange zu hohen Temperaturen ausgesetzt sind, die ihren Niedergang beschleunigen.