Trendthemen

Eine nachhaltige Technologieentwicklung berücksichtigt Mensch, Umwelt und Ökonomie gleichermaßen. Seit seinen Anfängen befasst sich das Fraunhofer IZM sowohl mit der Nachhaltigkeit in der Elektronikbranche ebenso wie mit der Nachhaltigkeit durch Mikroelektronik und Mikrosysteme.

Dass beim Packaging mikroelektronischer Systeme ganz verschiedene Materialien mit unterschiedlichen thermischen, mechanischen und thermomechanischen Eigenschaften verwendet werden, macht die „Zuverlässigkeit“ solcher Systeme zu einer besonderen Herausforderung.

Was sich auf den ersten Blick wie eine Wortschöpfung aus einem Science Fiction-Roman liest, ist bei näherem Hinsehen auf dem besten Weg, unsere Wirtschaftswelt ähnlich zu verändern wie weiland die Einführung des PCs. Das Kunstwort Cyber Physical System, beschreibt dabei die zukünftige Vernetzung der physikalischen Welt der Maschinen mit der virtuellen Welt des Internets.

In der Ära des Internets der Dinge (IoT) werden kontinuierlich enorme Datenmengen von Maschinen, elektronischen Geräten und allen digitalen Prozessen um uns herum erzeugt. Diese riesigen, vielfältigen und komplexen Datenmengen (Big Data) müssen effizient erfasst, ausgewertet, übertragen, gespeichert und verarbeitet werden, um wertvolle Informationen für die Bereitstellung innovativer Dienste gewinnen zu können.

Das Fraunhofer IZM hat einen Schwerpunkt auf innovativen Techniken zur photonischen Systemintegration und Miniaturisierung und wendet das auf die Herausforderungen in den Quantentechnologien (QT) an. Hinter QT steckt das enorme Potenzial, die technischen Limitierungen von heutigen Geräten zu überwinden.

Die Evolution der Robotik hin zu einem immer höheren Grad an Autonomie, wurde in den letzten Jahren besonders durch die sprunghaften Entwicklungen in den Bereichen der Automobilwirtschaft, der Smartphones und der Computer- und Internetleistung beschleunigt. Dabei eröffnet der steigende Grad an Autonomie den Robotern völlig neue Anwendungsgebiete.

Den Schwerpunkt der Forschung bilden Biochips und Biosensoren, die biologische Systeme und elektronische Bauelemente miteinander kombinieren. Ein viel versprechendes Anwendungsgebiet stellt dabei die Gesundheits- und Medizintechnik dar. 

Die Entwicklung leistungsfähiger CPUs beziehungsweise GPUs durch weitere Miniaturisierung nähert sich immer weiter den wirtschaftlichen und sogar den physikalischen Grenzen. Die Schnelligkeit der Chips kann zwar noch stetig verbessert werden, jedoch in einer wesentlich geringeren Rate als es bisher zu erwarten war. Die Zukunft der Prozessortechnik könnte daher den Chiplets gehören.

Eine Kette ist nur so stark wie ihr schwächstes Glied. Diese Weisheit trifft auch auf die digitale Welt zu, da auch hohe Investitionen in Softwaresicherheit kein ganzheitlich sicheres System garantieren.

Die Produktion der Zukunft muss intelligent, wandelbar, effizient und nachhaltig sein. Diesen technologischen Herausforderungen widmet sich das Konzept Industrie 4.0 mit dem Fokus auf eine umfassende Digitalisierung und Automatisierung der industriellen Produktion.

Unter Kreislaufwirtschaft versteht man die Ökonomie geschlossener Stoffkreisläufe, die Produkte durch Reparatur und Wartung, Wiederverwendung und Wiederaufarbeitung möglichst lange am Leben erhalten und die Wertschöpfung aus den investierten Ressourcen über den gesamten Lebenszyklus des Produkts steigern. Dadurch lassen sich nicht nur negative Umweltauswirkungen verringern, sondern es eröffnen sich auch neue Geschäftsmodelle.