Mit dem Erreichen atomarer Abmessungen ist das Ende des Moore‘schen Gesetzes nunmehr nicht nur aus wirtschaftlichen Gründen, sondern auch aufgrund physikalischer Grenzen in absehbare Nähe gerückt. Als Nachfolgetechnologien ist weltweit eine Vielzahl unterschiedlicher Bauelement-Konzepte vorgeschlagen worden, die in hybrider Kombination mit CMOS-Schaltungen eine weitere Skalierung ermöglichen könnten. Für zukünftige rekonfigurierbare Logikschaltungen und nichtflüchtige Speicher werden u.a. resistiv schaltende Materialsysteme untersucht, die mindestens zwei und in vielen Fällen auch mehrwertige resistive Zustände annehmen können. Hierbei bedingt die Verwendung hybrider Schaltungen zum einen neuartige Entwurfs-, Simulations-, und schichtübergreifende Optimierungsmethoden, welche die besonderen technologischen Anforderungen und Restriktionen nanoskaliger Bauelemente, deren Schaltungen und Architekturen berücksichtigen. Zum anderen erfordern die physikalischen Eigenschaften der Bauelemente selbst, wie z.B. statistische Fluktuationen und Kopplungen, spezielle Schaltungstechniken, welche die Forderungen nach Zuverlässigkeit, äußerst geringem Energiebedarf pro Operation und hoher Flächeneffizienz befriedigen. Hier finden Regelschleifen Anwendung die dynamisch die Schaltung rekonfigurieren basierend auf in-situ Messungen im Silizium. Darüber hinaus werden hier zukünftig neuromorphe Prinzipien wie z.B. Adaptivität, spärliche Interaktion und Parallelität – analog zu bekannten Informationsverarbeitungsprinzipien in biologischen Gehirnen – eingesetzt, da sie besonders wirksam bei der Lösung der benannten Herausforderungen sind.