»Green AI« beginnt im Schaltplan
»Nachhaltigkeit entscheidet sich in der Stückliste!«
»Green AI« muss als Lebenszyklus-Konzept verstanden werden. Das beginnt beim Chipdesign und endet beim Recycling: von der Herstellung der GPUs und Systeme über das energieintensive Training, den Aufbau der Rechenzentren und die Nutzung bis hin zur Wiederverwendung und Verwertung der Komponenten.
Die größte Herausforderung für KI-Systeme ist heute der Energiebedarf. Er kann die Energieproduktion schon sehr bald um ein Vielfaches übertreffen. Wir müssen deshalb bessere Modelle, eine klügere Verteilung zwischen Cloud und Edge und deutlich effizientere Leistungsverteilung kombinieren«, sagt Alexander Gerfer, CTO der Würth Elektronik eiSos Gruppe und nennt gleich ein Beispiel: Gelänge es, in Rechenzentren bis 2030 nur ein Prozent Energie einzusparen, entspräche das der Versorgung von zwei bis vier Millionen Haushalten – allein durch eine effizientere Wandlung und Versorgung.
In diesem Zusammenhang verweist er auf Schätzungen, nach denen die Nutzung großer KI-Modelle in den vergangenen Jahren Hunderte Megatonnen zusätzlicher CO₂-Emissionen verursacht hat. »Das ist eine Größenordnung, die man eher mit Zehntausenden Transatlantikflügen oder den Jahresemissionen ganzer Bevölkerungsgruppen verbindet.« Längere und häufigere Prompts verschärften diese Entwicklung weiter, da sie die benötigte Rechenleistung nochmals vervielfachen: »Wenn wir in einem Design einen Prozentpunkt Wirkungsgrad gewinnen, sprechen wir bei zehntausend Einheiten und einem 24/7-Betrieb über nennenswerte Energiebilanzen und Betriebskosten«, beschreibt Gerfer. So wie in der KI-Welt oft jeder Prozentpunkt Modellgenauigkeit gefeiert werde, verdiene der elektrische Wirkungsgrad dieselbe Aufmerksamkeit.
»Nachhaltigkeit entscheidet sich nicht erst im Rechenzentrum, sondern in der Stückliste«, sagt Gerfer. »Wer KI-Hardware von Anfang an mit Blick auf Wirkungsgrad, Lebensdauer und Reparierbarkeit auslegt, betreibt automatisch Green AI – lange bevor jemand ein Label auf das Produkt klebt.« Würth Elektronik verknüpft diesen Anspruch nach den Worten des CTOs mit konkreten Nachhaltigkeitsinitiativen wie der Unternehmensphilosophie »Electronics for Positive Impact«. Sie spiele insbesondere bei der Auswahl und Förderung von Startups in globalen Tech-Hubs eine Rolle.
Die erstaunliche Diskrepanz: tolle Forschung – wenige Produkte
Angesprochen wurde diese Thematik auf der Münchner Paneldiskussion 48forward Festival. Dort diskutierten neben Gerfer auch Lamin Ben-Hamdane, Head of Startup Co-Innovation von Infineon, und Moderator Daniel Fürg. Die Teilnehmer sprachen nicht nur über die Thematik Green AI – auch wenn sie einen wichtigen Teilaspekt darstellt – sondern ganz allgemein über eine erstaunliche Diskrepanz: Zwar gehen aus deutschen Hochschulen, Forschungseinrichtungen und Coworking-Spaces regelmäßig vielversprechende KI-Startups hervor und sie adressieren zukunftsträchtige Anwendungsfelder wie Predictive Maintenance, Smart Farming, autonome Systeme oder Energie- und Ressourcenoptimierung mit beeindruckenden Prototypen. Doch zu viele von diesen Innovationen bleiben im Experimentierstadium stecken. Warum ist das so?
Eine Antwort lautet: Sobald KI-Modelle und -Algorithmen den Weg aus der Entwicklungsumgebung in den Feldbetrieb antreten, verschieben sich die Prioritäten. Spätestens dann geht es um harte Fakten aus der Elektronik, um Machbarkeit mit Parametern wie Bauteilauswahl, EMV-Verhalten, Wirkungsgrad, Lieferketten und Zertifizierungen. Genau hier zeigt sich, wie entscheidend professionelle Beratung im Hardwaredesign für KI-Entwicklungsteams ist.
Für KI-Startups werden Allianzen zur Überlebensfrage
Daraus ergab sich eine der wichtigsten Erkenntnisse der Münchner Paneldiskussion 48forward Festival: Wahre Innovation entsteht erst, wenn Geschwindigkeit und Expertise aufeinandertreffen. Häufig fehlt es ambitionierten Newcomern aber an erfahrenen Industriepartnern, um KI-Ideen skalierbar umzusetzen.
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Wissensaustausch als Beschleuniger für Hardware-Startups
»Viele Startups kommen mit exzellenten Algorithmen zu uns, aber die Realität ist: Ohne die entsprechende skalierbare Hardware drohen bei der Markteinführung Verzögerungen durch teure und aufwendige Redesigns. Ein Wissensaustausch mit etablierten Playern hilft, die Time-to-Market zu verkürzen und somit das Risiko des Scheiterns zu minimieren«, führt Gerfer aus. Vor allem Hardware-Startups stehen nach den Worten des CTOs unter enorm hohem Druck: Komponenten, Testumgebungen, Labore – alles koste Zeit und Geld. »Wir wollen deshalb helfen, Hürden zu minimieren und unser Wissen teilen, damit zukunftsträchtige Ideen schneller zur Marktreife gelangen.«
Tempo und Mut für Neues plus etablierte Technik
Vor allem deshalb positioniere sich sein Unternehmen mit seiner Mission »creating together« seit geraumer Zeit nicht mehr nur als Komponentenlieferant, sondern als langfristiger Technologiepartner, der Kunden über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg mit Wissenstransfer, Design-in-Support und Entwicklungshilfe begleitet. Damit entstehe ein gemeinsamer Nutzen für alle Beteiligten: Startups lieferten Tempo, Mut und radikale Ideen, renommierte Partner das benötigte System-Know-how, EMV-Labore wie das Würth Elektronik Hightech Innovation Center in München Design-Kits, Referenzdesigns und natürlich Bauteile. Gerfer erklärt: »Eine einzige falsch dimensionierte Drossel kann darüber entscheiden, ob ein KI-System im Feld stabil läuft oder zum Reklamationsfall wird. Für Startups ist das eine geschäftskritische Frage.«
Co-Engineering-Prüfstein Spannungsversorgung
Ein klassisches Beispiel für eine solche Kooperation ist die Spannungsversorgung: In Design-Labs oder virtuellen Co-Engineering-Sessions werden bei dem Hersteller elektronischer und elektromechanischer Bauelemente aus Waldenburg zunächst Topologie, Strompfade und Reserven seziert. Im Anschluss erfolgt eine Auswahl an Drosseln, Kondensatoren, Schutzbauteilen und EMV-Elementen, die zu Lastprofil, Platzbudget und Zielwirkungsgrad passen. Simulationen und Messungen unter realistischen Bedingungen machen danach sichtbar, wo Reserven vorhanden sind und wo der Entwurf nachgeschärft werden muss. Passive Bauelemente wie Spulen, Transformatoren, Ferrite, Kondensatoren, Widerstände und EMV-Komponenten bestimmen den Charakter eines Systems häufig stärker, als man angesichts ihrer geringen Sichtbarkeit erwartet, so der Tenor auf dem 48forward-Event.
Materialauswahl, Geometrie und Wicklung bestimmen, wie weit sich Schaltfrequenzen treiben lassen, ohne Wirkungsgrad zu opfern. Kondensatoren glätten Spannungen und puffern Energie. EMV-Komponenten wie Ferritperlen, Gleichtaktdrosseln oder Filterdrosseln sorgen dafür, dass schnelle Flanken, Takte und HF-Signale sich nicht gegenseitig stören und Normen eingehalten werden.
Mit steigender Integrations- und Leistungsdichte wächst die Bedeutung optimierter passiver Komponenten weiter: Kleine Verbesserungen im Bauteildesign summieren sich über Tausende Geräte zu messbaren Energie- und Kosteneinsparungen auf. Genau hier liegen laut Gerfer die klassischen USPs renommierter Partner. Sie verfügen über ein breites Portfolio an Bauelementen, das applikationstechnisch unterstützt wird von Referenzdesigns, Design-Kits und Pre-Compliance-Messungen.
»In der Zusammenarbeit mit Startups müssen wir von Anfang an über Skalierbarkeit und Fertigbarkeit nachdenken und diese Parameter im Blick behalten«, betont Gerfer. Wie der Konzern aus Baden-Württemberg auf Worte Taten folgen lässt, zeigten internationale Kooperationen mit Inkubatoren und Innovationszentren in verschiedenen Ländern: von Laboren im Teknopark Istanbul über ein Elektronik-Lab bei MotionLab.Berlin bis zu internationalen Technologiezentren wie Centech in Montréal, in denen die Waldenburger Ausstattung, Prototyping-Infrastruktur und Beratung für Hardware-Startups bereitstellen.
Insgesamt fiel das Fazit von Gerfer und Infineon Manager Ben-Hamdane auf dem diesjährigen 48forward Festival ambivalent aus: Europa verfüge über eine starke Ingenieurskultur und leistungsfähige Industrien, kämpft im Bereich KI aber mit einer deutlichen Adaptionslücke. Viele Unternehmen experimentieren mit Pilotprojekten, nur wenige schaffen dann aber den Sprung in den flächendeckenden Rollout. Für Gerfer ist die Konsequenz eindeutig: »KI wird bleiben – die größte Gefahr ist nicht KI selbst, sondern, nichts zu tun. Wir sollten neugierig bleiben, ausprobieren, testen und uns gemeinsam weiterentwickeln.«
Die KI-Lücke und ihre Ursachen
Dass es dazu keine Alternative gibt, zeigen aktuelle Zahlen über die KI-Nutzung weltweit. Während in China Akzeptanzraten für KI jenseits der 80 Prozent gemessen werden, liegt Europa bei rund 14 Prozent. Die Ursachen für diese Lücke liegen jedoch, so eine weitere Erkenntnis des Panels, auch in der Organisation von Wissen: KI-Kompetenz und Hardware-Know-how sind in vielen Unternehmen institutionell voneinander getrennt.
Hardwareentwicklerinnen und -entwickler nutzten KI bislang selten für Simulation, Test oder Support, während Data Scientists wenig Einblick in physikalische Randbedingungen und Fertigungsrealitäten haben. Die Antwort liege in einer Verzahnung: Hochschulen könnten Projekte an der Schnittstelle von Elektrotechnik und Informatik etablieren, Unternehmen Freiräume für interdisziplinäre Teams schaffen, Führungskräfte klar priorisierte KI-Use-Cases einfordern. Industriepartner wiederum sollten als Brückenbauer fungieren – als Akteure, die im eigenen Haus Hardware, Fertigung und KI-gestützte Werkzeuge verbinden und diese Erfahrung nach außen tragen.
Europas KI-Vorteil liegt in der Zusammenarbeit
»Europa hat einen enormen Vorteil: Wir wissen, wie man Dinge baut, die zwanzig Jahre lang funktionieren«, resümiert Gerfer. »Wenn wir dieses industrielle Rückgrat mit der Geschwindigkeit der KI-Startups verbinden, entsteht etwas, das sich anderswo nicht so leicht kopieren lässt.«
Das Fazit der Diskussionsrunde: Wettbewerbsfähige KI »Made in Europe« wird dort entstehen, wo junge Unternehmen und etablierte Industrie ihre Stärken bewusst kombinieren: »Wenn Startups und Industrie früh gemeinsam denken, können wir aus Europa heraus KI-Systeme bauen, die smart, robust, effizient und nachhaltig sind.«
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