Mikroelektronik - Immer kleiner, immer schneller

Was sind die Dimensionen der Mikroelektronik? Vor dem Hintergrund der Abbildung eines 500-fach vergrößerten Vier-Mbit-Chips wird der Betrachter von den Dimensionen des täglichen Lebens in die Strukturen der Mikroelektronik geführt. Diese verwendet eine besondere Form der Materie, den Einkristall. Die Atome des Einkristalls sitzen auf festen Plätzen eines regelmäßigen Raumgitters.

Kristalle

Materie in kristalliner Form entsteht auch in der Natur. Ein Bergkristall wächst in Tausenden von Jahren unter konstanten Bedingungen bis zur Länge von etwa einem Meter heran. Einkristalline Siliziumstäbe werden industriell in Größen von bis zu 30 cm Durchmesser und 200 cm Länge hergestellt. In dünne Scheiben geschnitten bilden sie als "Wafer" das Substrat, auf dem die mikroelektronischen Schaltelemente realisiert und miteinander verbunden werden.

Die aktuelle (2011) Chipproduktion erreicht feinste Strukturen, die nur noch 32 Nanometer groß sind. So können auf einer Breite von einem Millimeter über eine Millionen Leiterbahnen nebeneinander verlaufen. Schon in der Forschung sind Produktionsverfahren mit 22 und 16 Nanometern.

Noch ist kein Ende der Miniaturisierung in Sicht. Erstaunlich ist eine überraschende „Gesetzmäßigkeit“ bei der Entwicklung: Circa alle 18 Monate verdoppelt sich die Zahl der Transistoren pro Fläche. Diese Regel des Mikroelektronik-Pioniers Gordon Moore hält seit über 40 Jahren an.

Meilensteine

Die zeitliche Entwicklung der Elektronik und Mikroelektronik wird in der Ausstellung durch vier "Meilensteine" dargestellt. Diese "Skulpturen" sind Weg- und Zeitmarken, die dem Besucher die zeitliche Orientierung in der Ausstellung erleichtern. Röhre, Transistor, integrierter Schaltkreis sowie die nahezu zeitgleichen INTEL-Entwicklungen 4004-Mikroprozessor und der dynamische Halbleiterspeicher (DRAM) 1103 verdeutlichen den Wandel der Basistechnologie des 20. und 21. Jahrhunderts.