Wege in die Zukunft

Phil Knurhahn

Professor Dr. Dieter Spath von der 1949 gegründeten Fraunhofer-Gesellschaft für angewandte Forschung sagte kürzlich: "Invention heißt noch nicht Innovation. Innovation bedeutet, Produkte erfolgreich in den Markt zu bringen. Und da haben wir heute ein paar Schwierigkeiten."

MONITOR hat dieses Zitat zum Anlass genommen und sich den Innovationstreiber "Mikroelektronik" einmal genauer angesehen, um diese These zu untersuchen. Die Mikroelektronik beeinflusst das Wachstum anderer Gebiete außerhalb des eigentlichen Elektronikbereichs: Von der Automobiltechnik über die Luft- und Raumfahrt, den Maschinenbau bis hin zum Bio-Engineering.

Also haben wurden einmal die auf internationalen Konferenzen vorgetragenen neuen Ideen angeschaut, in wie weit sie zu Innovationen führen oder geführt haben. Dann wurde ein international anerkannten Branchenkenner gefragt, ob und was davon eine Chance hat, zu einer Innovation zu führen: Prof. Dr. Erich Gornik leitet an der TU Wien das Institut für Festkörperelektronik. Seit April 2003 ist er wissenschaftlicher Geschäftsführer der Austrian Research Centers, dem größten österreichischen außeruniversitären Forschungszentrum.

Doch zuerst sollen hier einige typische Inventionen zusammengetragen werden, über die in den letzten fünfzehn Monaten international berichtet wurde. Das Interview mit Dr. Gornik folgt dann im zweiten Teil dieses Artikels, der in der nächsten MONITOR-Ausgabe erscheinen wird.

Der Erfindergeist ruht nicht

Infineon stellte kürzlich Arbeiten an Speichern aus organischen Materialien vor. Dabei verwendet man Materialien, die ein umkehrbares Widerstandsverhalten haben. Das Speichermaterial ist ein dünner Film von etwa 100 nm Stärke. Der Widerstandsunterschied zwischen "low" und "high" liegt zwischen 10-4 O und 109 O.

Neu diskutiert werden so genannte Phasenwechselspeicher, die zwischen dem amorphen und dem kristallinen Zustand des Speichermaterials hin und her schalten. Der Übergang wird mit kurzen Wärmeimpulsen realisiert: Einige Firmen wie Intel und STM berichteten bereits über Prototypen. Sie hätten den Reiz, dass sie a) nicht flüchtig sind (d.h. den Speicherzustand auch nach Abschaltung des Stroms halten) und b) preiswert herzustellen wären.

Fujitsu Limited und sein Partner IPFlex Inc. haben einen ersten dynamisch-rekonfigurierbaren Mikroprozessor entwickelt. Er ist in der Lage, seine internen Arbeitsblöcke selbständig an die gerade laufende Aufgabe anzupassen. Solche rekonfigurierbaren Prozessoren gelten als eine der möglichen Lösungen, um die Leistungsfähigkeit von Prozessorchips weiter zu erhöhen,

Das in Israel ansässige Unternehmen Lenslet Ltd. hat einen optischen Signalprozessor entwickelt, der es auf eine Verarbeitungsleistung von 8 Tera-Operationen pro Sekunde bringt - etwa das, was ein richtiger Supercomputer derzeit gerade schafft. Er wäre damit mehr als 1000-mal so schnell wie ein heutiger Standard-DSP.

Einen Lichtemittierenden Transistor stellte der John-Bardeen-Professor der Universität von Illinois, Nick Holonyak, vor. Was dem Erfinder vorschwebt: Die metallischen Verbindungsleitungen auf den Chips durch die viel schnelle Optoelektronik zu ersetzen.

Das Philips Forschungslabor Natlab und die Universität Amsterdam haben gemeinsam ein neues organisches Material entwickelt, das je nach angelegter Spannung entweder rotes oder grünes Elektrolumineszenzlicht abgibt. Es besteht aus einem halbleitenden Polymer und einem Metallkomplex, die beide unterschiedliche Energie benötigen, um in den erregten Zustand zu kommen. Die Forscher träumen schon von einer Verkehrsampel, die dann für Rot und Grün nur noch eine Signalleuchte benötigt.

Am MIT in Cambridge bei Boston haben Wissenschaftler organische Materialien mit anorganischen Nanokristallen kombiniert und so eine neue hybride optoelektronische Struktur geschaffen - eine "Quantum Dot Organic LED" (QD-OLED). Sie könnte der Grundbaustein für neue flache Displays werden, die die heutigen Flüssigkristall-Displays (LCD) ablösen.

Dem Sandia National Laboratory in Albuquerque in Neu Mexiko ist es geglückt, Licht aus Halbleiter-Quantenpunkten zu generieren. Die Farbe des emittierten Lichts lässt sich durch die Größe der Quantenpunkte und die Oberfläche beeinflussen. Je kleiner die Quantenpunkte, desto kürzer die Wellenlänge.

Neue Systemkonzepte werden gebraucht

Chips übereinander in einem Gehäuse stapeln und dabei die Gehäusehöhe nicht erhöhen - das hört sich an wie die Quadratur des Kreises. Doch hat man schon bis zu 10 Chip in einem Gehäuse übereinander angeordnet, und das Gehäuse ist nur 1,4 mm hoch. Wie man das macht? Die Chips werden abgeschliffen auf etwa 40 µm Dicke. So werden Platz sparende Lösungen möglich vor allem für mobile Lösungen.

Notebook-PCs mit Brennstoffzellen als Batterie wollen auf den Markt. Zwei japanische Unternehmen haben solche Laptops bereits gezeigt. Sie sind nicht größer als herkömmliche Notebooks und verwenden als Brennstoff Methanol.

Eine andere Entwicklung ist der "intelligente Staub". Das sind winzige Elektronikbausteine mit der Fähigkeit zur drahtlosen Selbstorganisation in ganzen Sensornetzen. An der Universität Berkeley werden solche Funk-Sensorchips erarbeitet, die gerade mal 5 mm2 groß sind. Sie haben ein eigenes Betriebssystem, um die Selbstvernetzung zu realisieren. Da der Baustein nur bis zu seinem Nachbarn reichen muss, kommt man mit sehr kleinen Sendeleistungen aus.

Belassen wir es bei diesen Beispielen - es gäbe hunderte weiterer Themen, die der Betrachtung wert wären. In der nächsten Ausgabe lesen Sie ein Interview mit Prof. Dr. Erich Gornik und erfahren, was der Fachmann dazu meint!