Die digitale Transformation
Im Kern geht es um die Miniaturisierung: von Mikroprozessoren, Mikrophonen und Lautsprechern.
Mein Schicksal, nun zu den besonders stark Hörgeschädigten der österreichischen Bevölkerung zu gehören, erwies sich sowohl im Privatleben, insbesondere aber auch in meiner damaligen Tätigkeit als selbständiger Unternehmensberater als äußerst hinderlich. Denn bei Gesprächen in größeren Kunden-Teams, bei Präsentationen und Veranstaltungen, auf Messen oder – Horror!- in lauten Fabrikhallen hatte ich größte Mühe, meine Gesprächspartner zu verstehen. Im HNO-Jargon ist das als der Party-Effekt bekannt.
Bei Hörsturz ist größte Eile geboten! Darüber hinaus warnte mich der HNO-Arzt, dass der nächste Hörsturz statistisch gesehen sehr bald eintreten könnte und gab mir seine Notrufnummer, damit ich ihn beim ersten Anzeichen alarmieren könne.
Sonst wäre auch das heil gebliebene Gehör wahrscheinlich weg. Denn beim Eintritt eines Hörsturzes verschlechtert ja jede angefangene Stunde, die ohne Behandlung vergeht, die Chance auf Wiederherstellung der Hörfähigkeit. Nach maximal 12 Stunden sind alle betroffenen Hör-Härchen irreparabel tot.
Das waren keine angenehmen Aussichten…
Die Digitalisierung bringt die Lösung
Mit der Zeit gewöhnte ich mich auch an diesen schwer beeinträchtigten Zustand. Bis bei der obligaten jährlichen Hörkontrolle mein HNO-Spezialist meinte, dass jetzt endlich der Zeitpunkt für ein digitales Hörgerät, das auch für meinen Fall Besserung verspreche, gekommen sei. Und dass außerdem eine ständige Stimulation der betroffenen Hörregion des Gehirns besonders wichtig sei >> als Vorbeugungsmaßnahme gegen Altersdemenz!
Den Fortschritten in der Digitalisierung und der Miniaturisierung sei also Dank: jetzt gibt es sie endlich, die programmierbaren digitalen Hörhilfen – auch für solche bisher hoffnungslosen Fälle.
Worin bestehen nun die technologischen Fortschritte, die ich seit jenen frühen 1990er Jahren miterleben durfte?
Erstens: die rasante technologische Entwicklung bei den Mikroprozessoren.
Es war um die Wende der 1970er zu den 1980er Jahren, da beschäftigte ich mich intensiv mit dem aktuellen Stand und der Zukunft der Mikroelektronik. Beraten von spezialisierten Experten besuchte ich Forschungs- und Produktionseinrichtungen in den digitalen Hotspots.
Die Bedeutung der Wellenlänge für die Miniaturisierung
Damals diskutierte man, dass mit der Wellenlänge des Lichtes eine absolute Grenze der Miniaturisierung bei der Herstellung integrierter Schaltkreise erreicht werde.
Die Wellenlänge für die Fotolithographie war zwar 1975 von 10 µm (Mikrometer) auf 1,5 µm herabgesetzt worden. Heute, 42 Jahre später, gehören Elektronenstrahl-, Laserstrahl-, Ionenstrahl- und Röntgenstrahl-Lithographie im 7 nm (7 Nanometer = 7 Milliardstel Meter) Bereich und stets weiter optimierte Herstellungsverfahren zur Ausrüstung von spezialisierten Halbleiter-Fertigungsanlagen.
Die Bedeutung des „Mooreschen Gesetzes“ für die Digitale Transformation
Und mit diesen neuen Lithographie-Verfahren konnte die Miniaturisierung weiterhin dem „Mooreschen Gesetz“ folgen:
Danach verdoppelt sich alle 2 Jahre in etwa die Zahl der Transistoren je Flächeneinheit auf integrierten Schaltkreisen. Diese können dadurch immer kleiner und leistungfähiger werden.
Diese technologische Entwicklung ist der eigentliche Treiber der Digitalen Revolution, auch im Spezialsegment der digitalen Hörgeräte.
Für Interessierte etwas Lesestoff:
https://de.wikipedia.org/wiki/Digitale_Welt
https://de.wikipedia.org/wiki/Digitaltechnik
Und erste Informationen zur Technologie der Integrierten Schaltkreise/ Mikroprozessoren entnimmt man z.B.
https://de.wikipedia.org/wiki/Mikroprozessor.
Eine meiner Meinung gute Übersicht über die Herstellungsprozesse von Halbleitern gibt die Webseite www.halbleiter.org.
Wafer-Scheiben mit einem Hundertstel Millimeter Dicke zum Preis von je 10.000 €!
Und noch ein kleines Detail am Rande soll den rasanten technologischen Wandel der Halbleitertechnologie illustrieren:
Integrierte Schaltkreise werden auf einem Silizium-Substrat aufgebaut, dem sog. Wafer oder Slice. Das sind dünne graue Scheiben, die von im Vakuum gezüchteten Silizium-Einkristallen heruntergeschnitten werden. Waren die Wafer,die ich in den 1970er Jahren in der Hand hielt, ca. 10 cm klein und recht dick, so werden 2017 zum Teil Dünnwafer mit der Dicke im Bereich von 0,1 mm bis 0,01 mm (ein Hundertstel mm!!!) verwendet. Wert so einer Scheibe: um die 10.000€!
Kürzlich angekündigt: Wafer mit 45 cm Durchmesser und nur knapp 1 mm Dicke!
Auch der Durchmesser der Wafer (-Scheiben) ist seither gewachsen: von etwa 10 cm (1975) auf 30 cm (2017), und bereits angekündigte 45 cm in den nächsten Jahren!
Zweitens: Entwicklungen bei Sensoren und Aktoren:
Heute sind Nanosensoren und Nanomotoren „aus dem Katalog“ am Digital-Komponenten-Markt eine Selbstverständlichkeit.
Bei Interesse an der Nanotechnik siehe auch
https://www.google.at/search?q=Nanosensoren&client=firefox-b-ab&dcr=0&tbm=isch&tbo=u&
Ende der 1970er Jahre untersuchte ich auch den Themenkreis Sensorik und Aktorik.
In einer Fachtagung mit Experten an der Johannes Kepler-Uni Linz erörterten wir die Möglichkeiten, „intelligente“ Sensorsysteme auf Halbleiter-Fertigungsanlagen zu erzeugen. Schließlich war die mit Robotern automatisierte Fabrik in vielen Branchen bereits realisiert – damals noch ohne Internet/Industrie 4.0! – und ein riesiger Bedarf an Sensoren und Aktoren (Stellgliedern) war vorhersehbar. Deshalb erörterten wir auch die technischen Möglichkeiten der Nanomechanik (NEMS) für Sensoren und Aktoren; auch den Bau von sehr exakt arbeitenden Linearmotoren mittels des Piezoeffektes.
source=univ&sa=X&ved=0ahUKEwjbhPak4b7YAhXBCewKHdJmAA4QsAQIVw&biw=1516&bih=987
http://www.nanomotion.com/wp-content/uploads/2014/08/catalog_2011_072814.pdf
Medizinische (Sonder-) Hörgeräte
In den späten 1970er-Jahren analysierte mein Team auch verschiedene Segmente des Medizintechnik-Marktes. Darunter auch die Technologie von digitalen Hörgeräten.
So erläuterten mir ca. 1977 Dr. Ingeborg und Prof. Erwin Hochmair an der TU Wien/Institut Prof.Paschke, ihre Entwicklung einer implantierbaren digitalen Hörhilfe (heute Fa. MED-EL in Innsbruck). Ein phänomenaler technologischer Durchbruch!
Von brauchbaren digitalen Hinter dem Ohr– oder Im Ohr-Geräten, wie sie heute am Markt gang und gäbe sind, war aber noch keine Rede, auch nicht Anfang der 1990er Jahre (nach meinem Hörsturz).
Was bedeuten diese technologischen Entwicklungen für Hörgeräte?
Moderne digitale Hörgeräte benötigen mehr als nur leistungsfähige spezielle Mikroprozessoren.
Mikrophone und Lautsprecher
Hörgeräte müssen die Stimmen von Menschen und Tieren, Warnsignale (von Autos, Einsatzfahrzeugen, Bussen , Straßenbahnen, Zügen,…), die unterschiedlichsten Geräusche der Umgebung, den Hintergrundlärm einer modernen Stadt oder einer lauten Partyszene, aber auch die feinsten Töne und Klangwelten von Musik, mit ihren Mikrophonen aufnehmen und an die Mikroprozessoren weitergeben. Wichtig auch das Richtungs-„Hören“.
Die Mikroelektronik (Mikroprozessor, „Mini-Computer“)nimmt die Signale der Mikrophone als Eingangssignale entgegen, be- und verarbeitet sie entsprechend den Anforderungen und gibt sie als individuell maßgeschneiderte Ausgangssignale an Signalverstärker und dann letztlich an die Lautsprecher im Ohr weiter, wo sie in Schallwellen transformiert werden.
Sowohl an die Mikrophone als auch an die Lautsprecher werden höchste Anforderungen gestellt, was die Qualität als auch die Miniaturisierung betrifft.
Das Innenleben von digitalen Geräten
Wie sieht die Miniaturisierung generell bei digitalisierten Geräten aus?
Das interessierte mich. Und ich begann, bei Händlern defekte und deshalb zur Verschrottung bestimmte Geräte wie Mobiltelefone, Smartphones, Digitalkameras, Fernbedienungen, Laptops, und u.a. auch Hörgeräte, zu “erbitten“. Ich zerlegte sie und hielt ihr Innenleben im Bild fest.
Wollt Ihr sehen, wie klein das Mikrophon oder die Kamera eines Mobiltelefons/Smartphones ist? Wie die kleinen Leiterplatten aussehen?
Das, liebe Leser, möchte ich Euch demnächst mit einigen Bildern belegen.
PS: Die themenbezogenen Tiefenstruktur-Bilder habe ich eingestreut, um Euch auf meine Beiträge und Galerien zum Thema „Tiefenstrukturen“ zu locken…
Bis dahin verbleibe ich als
