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Gründe und Folgen der Miniaturisierung

Seit Gordon Moore 1965 das nach ihm benannte 'Gesetz' formulierte, dass sich die Anzahl der Transistoren auf einem Chip alle zwölf Monate (später achtzehn Monate) verdopple, hat die Mikroelektronik tatsächlich sowohl in Hinblick auf Integrationsdichte als auch bei der Verkleinerung der Strukturen kontinuierliche Fortschritte gemacht.

Der Treiber für die Verkleinerung der Strukturen ist die Senkung der Fertigungskosten. Die Fertigung von Mikrochips erfolgt auf Halbleiterscheiben (Wafer) konstanter Größe.

Die Prozesskosten der Strukturierungsprozesse und die Anzahl notwendiger Prozessschritte nehmen jedoch mit steigender Miniaturisierung meist ebenfalls zu. Bis heute (2004) hat die Halbleiterindustrie damit eine durchschnittliche Fertigungskostenreduktion von 30 % pro Jahr erreicht. Ein mögliches Szenario kann sein, dass die Zunahme der Prozesskosten bei Annäherung an physikalische Grenzen nicht mehr hinreichend durch die Einsparung der Chipfläche kompensiert werden kann und der Fortschritt in der Miniaturisierung sich dadurch verlangsamt bzw. endet. Außerdem lassen sich einige Sonderschaltungstechniken (z. B. solche zur Erzielung höherer Spannungen als die Versorgungsspannung(en) des Chips) heute (2006) schon nicht mehr herunterskalieren.

Die hohe konstante Fertigungskostenreduktion in der Mikroelektronik war ein wesentlicher Innovationsmotor der letzten dreißig Jahre in einer Vielzahl von Branchen - nicht allein in der Elektronik und Computertechnik.

Ökonomie

Der Industriezweig, der sich mit der Herstellung von mikroelektronischen Bauteilen beschäftigt – die Halbleiterindustrie – zeigt zwei Eigenschaften, die ihn von anderen unterscheidet.

  • Große Skaleneffekte: Halbleiterfabriken für die Massenfertigung von Bausteinen der jeweils kleinstmöglichen Strukturgrößen sind erst ab einer gewissen Größe rentabel. Weiterhin sind diese Fabriken um Größenordnungen teurer als vergleichbare Fertigungsstätten anderer Branchen: heute liegen die Kosten für Bau und Ausrüstung einer Hochvolumenfabrik auf dem Stand der Technik bei etwa US$ 2 Milliarden. Jede neue Fabrik, die in Produktion geht, erhöht das Weltmarktvolumen verfügbarer Bausteine gleich um Prozentpunkte, da sie ja aus Rentabilitätsgründen sehr groß sein müssen. Der schlagartige Anstieg verfügbaren Volumens führt zu einem entsprechend starken Preisverfall der Bauelemente, der sich wieder einschwingt, sobald die Nachfrage das Angebot wieder eingeholt hat. Durch den Preisverfall sind viele Unternehmen eine Zeit lang nicht in der Lage ihre Fertigungskapazitäten auszubauen – es läuft auf die nächste Verknappung des Angebotes zu. Dann wiederholt sich der Zyklus.
  • Viele Staaten schreiben der Halbleiterindustrie strategische Bedeutung zu. Meist begründet sich das in dem „Keimzelleneffekt“ für andere Hochtechnologien: Im Umfeld von Halbleiterindustrien entwickeln sich nicht nur hochqualifizierte Zulieferer aus der Chemie und dem Anlagenbau, sondern auch aus den Abnehmerindustrien der Bauelemente, zum Beispiel die Computer- und Elektronikindustrie. In einigen Fällen wird die strategische Bedeutung auch militärisch begründet: So schätzen die USA die Bedeutung der Mikroelektronik für Rüstungsprogramme so wichtig ein, dass sowohl Geräte zur Herstellung aktueller ICs als auch die Schaltungsentwürfe und sogar die Schaltungsentwicklungssoftware Gegenstand ihrer Exportkontrolllisten sind.

Anwendungen

Bauelemente der Mikroelektronik wurden ursprünglich für die Anforderungen der Raumfahrt nach kleinen und leichten Bauteilen entwickelt. Sie sind heute in einer Vielzahl technischer Geräte und Einrichtungen zu finden:

  • In Computern sind essenzielle Bestandteile als mikroelektronische integrierte Schaltkreise ausgeführt: die zentrale Recheneinheit genauso wie der Arbeitsspeicher und eine Vielzahl unterstützender Controller und Schnittstellen-Bausteine.
  • In der industriellen Fertigung finden sich mikroelektronische Bauteile auch zum Beispiel in den Maschinensteuerungen.
  • In Geräten der Unterhaltungselektronik übernehmen integrierte Schaltungen neben der gesamten Steuerung der Geräte auch die Dekodierung komprimierter Filme beim DVD-Abspielgerät oder die Ansteuerung der einzelnen Bildpunkte eines Flachbildschirms.
  • In allen Arten von Fahrzeugen wird die Mikroelektronik eingesetzt, unter anderem zur Motorsteuerung oder dazu, im richtigen Moment Sicherheitsfunktionen, wie Airbags, auszulösen. Für diesen Bereich müssen die mikroelektronischen Bausteine übrigens erhöhte Qualitätskriterien (z. B. den automotive temperature range) erfüllen.
  • Moderne Kommunikationstechnik ist ebenfalls ohne Mikroelektronik nicht mehr denkbar, das gilt sowohl für die klassische Telefonie, als auch für die Datenkommunikation und den Mobilfunk.

An dieser Stelle kann nur eine exemplarische Auswahl genannt werden – es gibt sowohl in den genannten Gebieten eine Vielzahl weiterer Anwendungen als auch eine Reihe hier nicht genannter Anwendungsgebiete, wie Medizintechnik, Gebäudetechnik und vieles mehr.

Kritik am Verhältnis Mensch & Computer

Der Mensch, der zuviel vor dem Pc sitzt, wird wohl oder Übel zum Aussenseiter und vernachlasst sein Soziales Leben und weitere Dinge. Dieser Prozess beginnt schon im Kindesalter, wenn ein Kind seinen ersten Computer bekommt und Tage und Nächte vor dem Pc verbringt. Dieses Verhalten wirkt sich stark auf sein Lernverhalten und seinen Kontakt zu anderen Kindern aus. Kinder unserer Generation werden immer früher mit COmputern in Kontakt kommen und diesen auch verwenden. Somit wird immer weniger Freizeit in der Natur verbracht. Natürlich kann man in diversen Chatrooms und Foren Kontakt mit anderen Leuten herstellen, nur dieser ist begrenzt. Der Kontakt ist nur virtuell, hinzu kommt noch dass man oft nicht weiß wie alt und von woher der Gegenüber wirklich kommt. Hinter einem Computer kann man seine Identität verstecken (bis zu einem gewissen Punkt) und somit kann sogar ein Erwachsener sich ohne Probleme als Kind ausgeben. Wenn man schon früh mit dem exzessiven Gebrauch des Computers beginnt, wird leider auch oft die sportliche fitness oft in den Hintergrund gerückt. Dies hat viele Krankheiten (Gesellschaftskrankheiten) zufolge, welche heutzutage immer öfter auftreten. Angefangen von Osteoporose (Knochenschwund) bis zu Fettleibigkeit, vieles wird durch den Fernseher, aber auch den COmputer, bei Vernachlässung der Bewegung und des Sports, verursacht. Und die Technik geht sogar noch weiter! Es werden sogar schon Kühlschränke entwickelt, welche selbst für einen einkaufen. So beeindrucken das auch sein mag, wir sollten nicht jede Kleinigkeit den Maschinen überlassen. Ein weiterer Kritikpunkt sind Spiele, welche durch übertriebene und verhamlosende Gewaltdarstellung oft schon in den Mittelpunkt der Medien gerückt sind → zurecht. Kinder unterschätzen Gewalt und dies könnte wirklich ein Teilgrund zu den Amokläufen sein, die uns so sehr wundern aber in letzter Zeit vermehrt auftreten. Menschen, die sich zusehr mit dem COmputer beschäfitgen werden auch oft als "Computer Freaks" bezeichnet.

Verwaltung

Computer sind in der Verwaltung kaum mehr wegzudenken. Datenbanken sind praktisch und schnell zugänglich. Protokolle von Archiven und Dokumenten werden vollständig nur mehr am Pc geschrieben und können auf der ganzen Welt angesehen, verbessert oder ausgetauscht werden. Weiters lässt sich heutzutage jedes elektronische Geräte mit dem Compter einfach verwalten. Der COmputer wird zur Medienstation und soll in Zukunft für alles elektronische im Haus verantwortlich sein (sogennante Mediencenter).

Maschinenarbeit

Eine gute Arbeiterin verfertigt auf dem Handklöppel fünf Maschen in der Minute; gewisse Klöppelmaschinen fertigen in derselben zeit dreißigtausend Maschen an. Jede Minute der Maschine ist somit gleich hundert Arbeitsstunden der Arbeiterin, oder vielmehr, jede Minute Maschinenarbeit ermöglicht der Arbeiterin zehn Tage Ruhe. Was für die Spitzenindustrie gilt, trifft mehr oder minder für alle durch die moderne Mechanik umgestalteten Industrien zu. Was sehen wir aber? Je mehr sich die Maschine vervollkommnet und mit beständig verbesserter Schnelligkeit und Sicherheit die menschliche Arbeit verdrängt, verdoppelt der Arbeiter, anstatt seine Ruhe entsprechend zu vermehren, noch seine Anstrengung, als wollte er mit der Maschine wetteifern. Maschinen Automatisieren und Verbessern, ja sogar perfektionieren unsere Arbeit. Viele Leute haben ihre Arbeit schon verloren, durch Maschinen. Warum sollten sich Arbeitgeber auch mit Arbeitern herumärgern, wenn Maschinen 10x so schnell sind, alles perfekt machen und billiger machen. Wir dürfen gespannt sein, in welche Richtung sich das weiter entwickeln wird.

auswirkungen_der_mikroelektronik_auf_die_industrie_wirtschaft_verwaltung_gesellschaft.txt · Zuletzt geändert: 2008/10/23 22:00 (Externe Bearbeitung)