Technologietrends

Vier Schlüsseltechnologien für Innovationen im Jahr 2017

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Intelligente Gebäude- und Stadtkonzepte

In intelligenten Gebäuden und Stadtkonzepten werden Anwendungen des Internet of Things stärker als in den übrigen Segmente im Industriebereich genutzt. In immer mehr kommerziellen Gebäuden und Fabriken werden heute beispielsweise Sensornetzwerke für die Bereiche Sicherheit, Versorgung, Überwachung, Wasser- und Luftqualität usw. eingesetzt. Weltweit schreitet die Urbanisierung voran.

Angesichts der zunehmenden Ballung von Menschen in Mega-Citys darf nicht unterschätzt werden, wie kritisch es ist, Energieeffizienz, eine bessere Qualität des Transportwesens sowie ein besseres Wasser- und Versorgungsmanagement zur Verfügung zu stellen. Mit wachsendem Tempo setzen Stadtplaner außerdem auf intelligentere Verkehrsüberwachung, Sicherheitssysteme und eine intelligente Überwachung der öffentlichen Versorgung.

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In Anbetracht des wachsenden Umfangs des ‚Big Data‘-Konzepts nimmt die Nachfrage nach Daten – ob leitungsgebunden oder drahtlos – exponentiell zu. Etwa 60% des Datenverkehrs in den Netzwerken werden dieses Jahr auf Videos entfallen. Der Anteil an mobilen Daten verdoppelt sich alle 15 Monate (Quelle: Cisco Visual Networking Index: Global Mobile Data Traffic Forecast Update, 2016 - 2021).

Verarbeitung und Übertragung großer Datenmengen

Durch die Notwendigkeit zur Verarbeitung und Übertragung enormer Datenmengen nicht nur in Gebäuden und Fabrikhallen sondern auch in Autos und öffentlichen Verkehrsmitteln wurden viele technische Möglichkeiten bis an ihre Grenzen ausgereizt. Zudem hat die explosionsartige Zunahme der Datenmengen in drahtlosen Netzwerken die Entwicklung der 5G-Mobilfunk-Infrastruktur beschleunigt. Auch vorhandene Rechenzentren werden zunehmend ausgebaut.

Dieser Trend manifestiert sich in der Nachfrage nach schnellen Datenschnittstellen für Datenraten bis zu 100 GBit/s, Power-Management-Techniken und integrierte Funkeinheiten. Die häufig in Echtzeit erfolgende Datenauswertung ist in vielen Anwendungen entscheidend und hat zum Entstehen neuer Prozessorarchitekturen geführt. Darüber hinaus kommen selbstlernende Verfahren für Embedded-Prozessoren und GPUs mit speziellen Hardware-Funktionen für künstliche Intelligenz in zahlreichen neuen Anwendungen zum Einsatz.

Persönliche Elektronikgeräte und deren Schnittstellen

Das hohe Wachstumstempo im Bereich der persönlichen Elektronikgeräte treibt die Geräteentwicklungen mit zunehmenden Halbleiteranteil und Alleinstellungsmerkmalen voran. Außerdem werden viele auf diesem Gebiet erarbeiteten Innovationen schrittweise auch im Bereich Automotive und Industrie Einzug halten und dort für Verbesserungen sorgen.

Ergänzendes zum Thema
Neue Halbleiterwerkstoffe für Wandler

Die Wandlung von hohen Spannungen erfordert effiziente Leistungswandler. Hier kommen Halbleiter auf der Basis von GaN, SiC und schnellschaltendem Silizium ins Spiel. Diese Halbleiterwerkstoffe erzeugen weniger Verlustwärme, d.h., sie übertragen hohe Spannungen zwischen mehreren Quellen und wandeln effizienter.

Derartige Halbleiter bedingen komplexe Schaltkreisarchitekturen und Gehäusetechniken, die stark von den bisher gebräuchlichen abweichen und die Leistungsdichte etwa alle 5 bis 10 Jahre verdoppeln werden. Effizienzsteigerungen bei Batteriesystemen sind wichtig, da die Akkutechnik kaum mit dem Aufkommen neuer Funktionen mithalten kann. Verbesserungen sind auch essentiell für den Betrieb von Datenzentren. Hier werden diese Halbleiter die Effizienz durch die Verringerung von Abwärtsregelungen steigern. Gleiches gilt für Automotive-Anwendungen.

Neue Kommunikation Mensch-Maschine

Die den Menschen umgebenden Geräte sind heute leistungsfähiger und präsenter als je zuvor. Unsere Interaktionen mit Maschinen und Geräten werden dadurch zahlreicher und entwickeln sich weiter. Die Berührung – bisher die dominierende Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine – wird zunehmend durch natürliche Konzepte wie Sprachsteuerung, Sehen (Erkennen) und Gestensteuerung ersetzt. In der Praxis werden sprachbasierte Benutzerschnittstellen für viele Consumer- und Automotive-Anwendungen immer zuverlässiger und bezahlbarer.

Mit buchstäblich schwindelerregenden Effekten haben Virtual Reality und Augmented Reality ihren Einstand auf dem Unterhaltungssektor und im Gaming-Bereich gegeben. Doch inzwischen werden diese Techniken für viele professionelle Anwendungen wie beispielsweise die Flugsimulation weiterentwickelt. Flexible elektronische Schaltungen und Displays wiederum kommen in Mobil- und Medizintechnik-Anwendungen zum Einsatz.

* Ahmad Bahai ist Chief Technologist bei Texas Instruments in Dallas.

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