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Welche Erfindung führte zur Revolution der Mikro-Computer

In Städten, die niemals schlafen und abgelegenen ländlichen Dörfern arbeitet eine Technologie, die das Leben und Arbeiten seit nur wenigen Jahrzehnten dramatisch beeinflusste. Diese Technologie steckt unter anderem in unseren Smartphones und Tablets, die wir in Taschen mit uns herumtragen. Aber auch in riesigen Rechenzentren, die das Internet am Laufen halten. Auch in Überschallflugzeugen, Raumschiffen, Herzschrittmachern und Supercomputern wird diese eingesetzt, welche unter anderem das Wetter Tage im Voraus kennen. Das wird alles durch die Technologie der Halbleiter ermöglicht.

Grundbausteine des modernen Rechnens

Halbleiter sind die Grundbausteine in Geräten des modernen Rechnens. Transistoren, die auch als Halbleiterbauelemente bezeichnet werden, sind winzige elektronische Schalter, die Berechnungen in Sekundenbruchteilen ausführen. Der erste Siliziumtransistor wurde von Wissenschaftlern in der USA im Jahr 1947 entwickelt. Zuvor wurde die Rechenmechanik von Relais und später Vakuumröhren ausgeführt, die langsam, sperrig und fehleranfällig waren. Der Siliziumtransistor hat all diese Hürden überwunden.

Die Vorteile des Mikroprozessors

Durch den Einsatz von Silizium wurden Transistoren so weit verkleinert, dass sie auf einen kleinen Mikrochip passen, um sie in Geräten einzusetzen, bei denen es früher nicht möglich war. Der Mikrochip wird auch als Mikroprozessor bezeichnet. Diese wurden über die Jahre immer kleiner und in Geräte eingebaut, die immer leistungsfähiger wurden. „Die Miniaturisierung von Transistoren ermöglicht es uns heute Dinge zu erschaffen, die sich eine frühere Generation nicht hätte träumen lassen“, sagt John Neuffer, Geschäftsführer der Semiconductor Industry Association. „Das ist nun möglich, weil wir einen vor Jahrzehnten riesigen Computer auf einem winzigen Chip unterbringen können.“

Moores Law

Das Innovationstempo der Halbleiter in der Geschichte ist beispiellos. Die Miniaturisierung und die Erhöhung der Anzahl von Transistoren auf einem Chip erfolgte anfangs mit einer konstanten Geschwindigkeit, als ob die Technologie einem Gesetz folgen würde. Gordon Moore, Mitbegründer des Mikrochip-Riesen Intel, sagte vor knapp 50 Jahren voraus, dass sich die Anzahl der Transistoren, die auf einen Chip passen, sich alle zwei Jahre verdoppeln wird. Bis vor Kurzem erwies sich „Moores Gesetz“ als richtig. Erst in jüngster Zeit, als Versuche, Transistoren weiter zu verkleinern, an die Grenzen der Physik stießen, verlangsamte sich das Tempo der Miniaturisierung. Frühe Transistoren auf einem Chip konnten noch mit dem bloßen Auge gesehen werden. Heute hält ein winziger Chip viele Milliarden davon, dass dies nicht mehr möglich ist. Diese exponentielle Verbesserung in der Fertigung hat die digitale Revolution entscheidend vorangetrieben.

Silizium ist im Überfluss auf der Erde vorhanden

Silizium ist das Element im Kern dieser Revolution und dabei eine überraschend preiswerte Substanz, weil sie im Überfluss auf der Erde vorkommt. Das Mineral kommt an Orten vor, die 90 % der Erdkruste ausmachen.

Milliarden Umsätze für die Chip-Industrie

Der Einsatz von Mikroprozessoren generiert der Chip-Industrie einen Umsatz von jährlich rund 500 Milliarden USD, welche die globale Technologie-Wirtschaft mit einem geschätzten Wert von 3 Milliarden USD vorantreibt. Das Halbleitergeschäft hat sich in den vergangenen Jahrzehnten zu einem der umsatzstärksten Produkte entwickelt. Die meisten Chips werden in Japan, Mexiko, sowie den USA hergestellt. Diese werden nach der Herstellung in die ganze Welt versandt und von Firmen in ihre Produkte eingebaut.

„Das Silizium, was die Essenz dieser Chips ausmacht, geht bei der Produktion wahrscheinlich zwei- oder dreimal um die Welt“, sagt Neuffer. „Dieses riesige weltweite Netzwerk kann seine Ursprünge bei der Produktion nur auf eine Handvoll Orten zurückführen“.

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