Klimawandel – Faktum oder Spuk? - OPUS - Friedrich-Alexander ...

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Heinz Gerhäuser
feiner zeitlicher Abstufung angezeigt. Bei der digitalen Anzeige wird die Zeit
durch Zahlen dargestellt. Die Zeitauflösung wird durch die Zahl der Stellen,
z. B. ob nur Stunden und Minuten oder auch Sekunden, Zehntel-Sekunden
oder Hundertstel-Sekunden angezeigt werden, festgelegt. Die Anzeige der
Digitaluhr ändert sich nur zu diskreten Zeitpunkten.
Der Vorteil der Digitaltechnik ist, dass man die jeweilige Information einheitlich,
egal ob es sich um Sprache, Musik, Texte, Bilder oder sonstige Informationen
wie z. B. Temperatur, Zeit, Spannung handelt, immer in der gleichen
Art und Weise durch Zahlen darstellen kann. Dabei wird in der Technik
die Zahl mit dem binären Zahlensystem, mit den Ziffern 1 und 0, dargestellt.
Dies bedeutet eine hochgradige Standardisierung bei der Informationsdarstellung.
Beim zweiten Aspekt, der Mikroelektronik, haben wir eine extrem spektakuläre
Entwicklung erlebt. Bei der Mikroelektronik wird als Grundstoff meistens
Silizium verwendet. Es gibt einige Sonderwerkstoffe, die auch heute eine
Bedeutung haben, aber Silizium ist das Grundmaterial, aus dem unsere hochkomplexe
Digital- und Analogtechnik realisiert wird. Damit Sie diese atemberaubende
Entwicklung auch nachvollziehen können, zeige ich Ihnen eine Gegenüberstellung
für die letzten 40 Jahre (s. Tab.).
Im Jahr 1970 konnten auf einem Quadratzentimeter Silizium lediglich
1.000 Transistoren untergebracht werden. Für die damalige Zeit war die Zahl
von 1.000 Transistoren schon sehr stattlich. Aber wenn Sie das jetzt mit heute
vergleichen, sind auf der gleichen Fläche eine Milliarde Transistoren möglich.
Diese extreme Steigerung um sechs Größenordnungen war nur durch die systematische
Verkleinerung der Transistorabmessungen möglich. Wir sind jetzt
bei Strukturgrößen von 35 Nanometern angekommen und haben noch lange
nicht die physikalischen Grenzen erreicht. Ein Mikrometer ist nur ein Millionstel
Meter, also ein Tausendstel Millimeter und ein Nanometer ist ein Millionstel
Millimeter. Auch die Schaltgeschwindigkeit dieser Transistoren hat
sich in einer ähnlich dramatischen Weise weiterentwickelt. Hatte man am
Anfang Mühe gehabt, diese Schaltungen mit einem Megahertz, also 1.000.000
Hz Taktfrequenz zu betreiben, so sind heute 4 Gigahertz (4.000.000.000 Takte
pro Sekunde) möglich. Ein drittes Merkmal ist die Zahl der Kontakte, die den
Chip mit der Außenwelt verbinden. In den 70er Jahren hatte eine integrierte
Schaltung gerade mal 16 Anschlüsse, heute ist man bei über 1.000 Kontakten
die schachbrettartig unter dieser Schaltung angeordnet werden.