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Gastbeitrag

60 Jahre Halbleiterindustrie in Deutschland

20. Juni 2012, 14:37 Uhr | Von Peter Bauer

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Fokus auf Energieeffizienz, Mobilität, Sicherheit

Moderne Industriegesellschaften - und solche, die es werden wollen - stehen heute vor gewaltigen Aufgaben: Der wachsende Energiebedarf erfordert neue Formen der Energieversorgung und effizientere Nutzung, der Trend zu Megacitys führt zu mehr Mobilität der Menschen in und zwischen den Metropolen, die zunehmende Vernetzung benötigt Sicherheit bei der Übermittlung und Speicherung sensibler Daten. Ohne innovative Halbleiterlösungen sind diese Herausforderungen nicht zu meistern.

Angesichts dieser Entwicklung ist kein Ende beim zunehmenden Energiebedarf abzusehen. Auch Vernetzung und Datenverkehr stehen mittlerweile für einen großen Anteil der genutzten elektrischen Energie. Ein vielversprechender Ansatz: Erneuerbare Energien. Sie sind praktisch unbegrenzt verfügbar, sie sind sauber, und sie verlangsamen den Klimawandel. Allerdings hängt ihre Verfügbarkeit von Wetter und Standort ab. Das Problem liegt in der Speicherung der Energie, in ihrem möglichst verlustfreien Transport über weite Strecken und in ihrer intelligenten Verteilung an den Ort des Bedarfs. Wichtige Voraussetzung: intelligente Stromnetze, so genannte Smart Grids, deren Ausbau wir dringend vorantreiben müssen.

Eine nachhaltige Energieversorgung aus erneuerbaren Ressourcen und die Einsparung von elektrischer Energie gehören zu den drängendsten gesellschaftlichen Aufgaben. Eine der wichtigsten „Energiequellen“ ist dabei die Energieeffizienz - der größte Hebel für Einsparungen ohne Leistungsverluste. Auch das ist nur mit Halbleitern zu schaffen.

Zum wichtigsten Energieträger des 21. Jahrhunderts wird elektrischer Strom - vor allem weil er günstig und sehr schnell transportiert und effizient gewandelt werden kann. Von der Erzeugung über die Verteilung bis hin zur Nutzung elektrischer Energie - in allen Wertschöpfungsstufen leisten Halbleiter einen wesentlichen Beitrag zur Verlustminimierung. Bei Windkraftanlagen sorgen hoch effiziente Umrichter dafür, dass aus der Rotationsenergie möglichst viel Strom entsteht. Anlagen zur Hochspannungs-Gleichstromübertragung, bestückt mit so genannten Thyristoren oder IGBT-Modulen, leiten den Strom dann über große Entfernungen nahezu verlustfrei weiter. Und die Stromversorgung für Endgeräte wird dank modernster Halbleitertechnologie nicht nur immer kleiner, sondern auch immer effizienter.

Solche Anwendungen sind das Ergeb-nis der dynamischen Entwicklung der Leistungsdichte. Hier gilt Infineons „Law of Power Density“, nach dem sich die Leistungsdichte etwa alle zehn Jahre verdoppelt. Extrapolieren wir die Entwicklung der vergangenen zehn Jahre, können zum Beispiel 1.200-V-IGBTs im Jahr 2020 Leistungen in Höhe von 250 kW/cm² schalten. Eine zunehmende Leistungsdichte erschließt völlig neue Anwendungen, wie das Beispiel Elektrifizierung im Auto zeigt: Die aufwendige Ansteuerung der beiden Antriebsquellen eines modernen Hybridfahrzeuges hätte vor zehn Jahren nicht einmal annähernd unter die Motorhaube eines Mittelklasseautos gepasst. Auch andere Alltagsprodukte werden durch Halbleiter revolutioniert: Der Ersatz der konventionellen Glühlampe durch eine LED-Leuchte mit integriertem Vorschaltgerät ist ein weiteres Beispiel.

Die zunehmende Vernetzung und die Fortschritte in der Sensorik und Aktorik bei der Steuerung von Maschinen, Verkehrsmitteln und elektrischen Geräten ermöglichen, die Grenzen des Internet nochmals deutlich zu erweitern. Über das „Internet der Dinge“ könnten ab 2020 mehr als 50 Milliarden Cyber Physical Systems (CPS) miteinander interagieren. Hier rückt der Aspekt der hardware-basierten Sicherheit in den Vordergrund, deren Umsetzung ohne Halbleiter unmöglich ist.

Energieeffizienz, Mobilität und Sicherheit - das sind die Zukunftsthemen, bei denen Deutschland Treiber werden kann und muss. Hier können wir nicht nur unsere technologisch führende Position behaupten. Wir zeigen auch, wie wachsender Wohlstand und steigender Energiebedarf in eine ökologisch verträgliche Balance gebracht werden können. Seit vielen Ingenieurs-Generationen beherrschen wir in Deutschland die Steuerung von „Dingen“. Beste Voraussetzung, im „Internet der Dinge“ eine globale Führungsrolle zu beanspruchen.

Halbleiter waren in den vergangenen 60 Jahren der Motor für wichtige Innovationen und technischen Fortschritt. Globalisierung, Klimawandel und Bevölkerungsexplosion stellen uns heute vor große Aufgaben. In den kommenden 60 Jahren werden Halbleiter uns helfen, Antworten auf die wichtige Frage zu finden, wie wir auf unserem Planeten mit seinen begrenzten Ressourcen leben werden. Ich bin mir sicher, Halbleiter werden auch in 60 Jahren für den größten Teil der Innovationen in unserer Welt verantwortlich sein. Und auch in 60 Jahren wird die Fachzeitschrift Elektronik kompetent darüber berichten.