Die Zahl der Woche: 284 Zettabyte

Herzlich willkommen zur Rubrik „Die Zahl der Woche", in der wir jede Woche einen Blick auf die faszinierende Welt der Elektronikzahlen werfen. In der heutigen digitalen Ära durchdringt die Elektronik nahezu jeden Aspekt unseres Lebens. Doch wie viel wissen wir wirklich über die Zahlen, die hinter den neuesten Technologien stecken? Genau das möchten wir hier mit Ihnen gemeinsam erkunden! Unsere "Zahl der Woche" wird Sie nicht nur mit interessanten Fakten überraschen, sondern auch mit einem tiefen Einblick in die Technologien, die unseren Alltag prägen. Doch nicht nur die großen Entwicklungen stehen im Rampenlicht. Wir werden auch alltägliche Zahlen beleuchten, die oft übersehen werden, aber dennoch eine immense Bedeutung haben.

Unser Ziel ist es, die Begeisterung für Elektronik mit Ihnen zu teilen und ein besseres Verständnis für die Technologien zu schaffen, die unser Leben so sehr bereichern. Wir möchten Sie inspirieren und ermutigen, die Welt der Elektronik mit neuen Augen zu betrachten. Wir freuen uns darauf, Sie in die Welt der Elektronikzahlen einzuführen und gemeinsam zu staunen!

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Daten sind heute essenziell für unser alltägliches Leben und wir generieren massenweise davon täglich. Während im Jahr 2017 noch 26 Zettabyte (ZB) an Daten weltweit gespeichert wurden, war diese Zahl bis 2022 auf beeindruckende 104 ZB gestiegen. Eine Zettabyte entspricht dabei einer Milliarde Terabyte – um dies zu verdeutlichen: Ein einstündiger Film in Standard-HD-Qualität benötigt etwa ein Gigabyte an Speicherplatz, was einem Tausendstel Terabyte entspricht. Ein Zettabyte könnte somit rund einer Billion solcher Filme entsprechen. Und das Wachstum ist noch lange nicht am Ende, denn laut Schätzungen der International Data Corporation wird das globale digitale Datenvolumen bis 2027 auf unglaubliche 284 Zettabyte ansteigen.

Dieser exponentielle Anstieg an Daten hat einen direkten Einfluss auf die wirtschaftliche Entwicklung in der Europäischen Union, insbesondere auf das Geschäft mit der Bereitstellung und Verarbeitung von Daten. Datenlieferanten verzeichneten 2023 allein in der EU Umsätze von nahezu 93 Milliarden Euro. Bemerkenswert ist dabei, dass Deutschland den größten Anteil daran hält: Etwa ein Viertel dieses Umsatzes entfällt auf deutsche Unternehmen, die im Bereich der Datenverarbeitung führend sind. Dahinter folgen Frankreich und Italien. Bis zum Jahr 2030, so schätzt die EU-Kommission, könnte sich der gesamteuropäische Umsatz der Datenlieferanten auf bis zu 172 Milliarden Euro nahezu verdoppeln. Dieser rasante Anstieg ist nicht nur auf die wachsende Menge an Daten zurückzuführen, sondern auch auf die steigende Zahl von Unternehmen, die sich in diesem lukrativen Markt positionieren. Während 2022 rund 238.000 Datenlieferanten in der EU aktiv waren, könnten bis 2030 fast 100.000 weitere Unternehmen hinzukommen.

Die größte Herausforderung für viele Unternehmen besteht jedoch darin, die Datenmengen effizient zu verwalten und zu verarbeiten. Besonders in datenintensiven Branchen wie dem produzierenden Gewerbe, dem Handel und den Finanzdienstleistungen steigt der Bedarf an leistungsstarker Hardware. Das produzierende Gewerbe war 2018 mit 3.600 Exabyte (3,6 ZB) der größte Datenverursacher weltweit. Automatisierte Fertigungsprozesse und die digitale Vernetzung über Unternehmensgrenzen hinweg sind hier die Haupttreiber der Datenmengen. Auch der Handel, der vor allem durch den boomenden Online-Handel und umfangreiche Datenanalysen zu Werbezwecken geprägt ist, generierte im Jahr 2018 rund 2,2 Zettabyte. Die Finanzdienstleistungsbranche, die durch mobiles Bezahlen, Online-Banking und den Handel mit Wertpapieren immer datengetriebener wird, kam auf knapp 2,1 Zettabyte.

Die Zahl der Woche vom 2.9.2024: 226.821.615 kWh für ChatGPT jährlich

In dieser Rubrik hatten wir Suchanfrage klassich à la Google bereits einmal. Auch KI hat hier schon Einzug gehalten. Nun ist es wieder soweit. Laut Berechnungen verbraucht ChatGPT, das KI-Modell von OpenAI, jährlich rund 226,821,615 Kilowattstunden, um über 78 Milliarden Anfragen zu beantworten – also etwa 2,9 Wh pro Frage. Auf das Jahr hochgerechnet könnte dieser Energieverbrauch 21.602 durchschnittliche US-Haushalte ein ganzes Jahr lang versorgen. Um dies in einen weiteren Kontext zu setzen: Mit dieser Energie könnten auch 3,133,371 Elektroautos vollständig aufgeladen werden, was fast 95 % der in den USA im Jahr 2023 registrierten Elektroautos entspricht. Die Kosten für diesen Stromverbrauch belaufen sich bei einem durchschnittlichen Strompreis von 0,131 US-Dollar pro Kilowattstunde auf etwa 29,71 Millionen US-Dollar jährlich.

Im Vergleich dazu verbraucht eine einzelne Google-Suche etwa 0,3 Wattstunden, also etwa ein Zehntel. Würde man diese gesamte Energie, die ChatGPT benötigt, stattdessen für das Laden von Smartphones verwenden, könnte man damit täglich 47,9 Millionen iPhones für ein ganzes Jahr aufladen. Zudem ist der Energieverbrauch von ChatGPT so hoch, dass er den gesamten Jahresstromverbrauch von zwölf kleineren Ländern und Territorien übersteigt. Auch das Training solcher KI-Modelle ist energieintensiv: So benötigte das Training von GPT-4 etwa 62,318,800 Kilowattstunden über 100 Tage. In Anbetracht dieser Zahlen wird deutlich, wie enorm der Energieaufwand für die Entwicklung und den Betrieb von KI-Modellen wie ChatGPT ist. Hinzu kommen noch weitere Modelle wie Gemini oder Copilot.

Ein Forscherteam von Qunnect Inc. in Brooklyn, New York, hat einen bedeutenden Durchbruch in der Entwicklung eines Quanteninternets erzielt, indem es erfolgreich ein Prototypnetzwerk unter den Straßen von New York City betrieben hat. Das als "GothamQ Loop" bezeichnete Netzwerk nutzt ein 34 Kilometer langes Glasfaserkabel und basiert auf der Übertragung von polarisation-verschränkten Photonenpaaren. Diese Photonenpaare wurden 15 Tage lang kontinuierlich durch das Netz gesendet, wobei eine Betriebszeit von 99,84 % und eine Kompensationsfidelity von 99 % erreicht wurden. Sogar bei einer erhöhten Übertragungsrate von einer halben Million Photonenpaaren pro Sekunde blieb die Fidelity nahe 90 %.

Das Team bei Qunnect Inc. hat sich insbesondere auf die Herausforderung der Polarisationseffekte in städtischen Glasfasernetzen konzentriert, die durch Faktoren wie Vibrationen, Temperaturänderungen und Biegungen der Kabel verursacht werden. Um diese Herausforderungen zu meistern, entwickelten sie eine automatisierte Polarisationskompensation (APC), die es ermöglichte, die Störungen im Netz effizient auszugleichen. Die Tests umfassten verschiedene Übertragungsdistanzen, bei denen die Polarisationseffekte über Distanzen von bis zu 102 Kilometern gemessen und korrigiert wurden.

Die hohe Patentaktivität in diesen Regionen kommt nicht von ungefähr. Sie spiegelt die starke Ausrichtung auf technisch-naturwissenschaftliche Forschung wider, die an den Hochschulen dieser Länder einen hohen Stellenwert hat. Diese Forschung führt nicht nur zu theoretischen Erkenntnissen, sondern auch zu praktischen Innovationen, die durch Patente geschützt werden. Die Zahl von durchschnittlich 5,1 Patentanmeldungen je 1.000 Studierende zeigt, wie effizient und produktiv an diesen Hochschulen geforscht wird.

Ein weiterer Faktor, der zur hohen Innovationsleistung beiträgt, ist die Vielfalt in der Hochschulforschung. Laut IW-Studie liegt der Anteil der Patentanmeldungen von Frauen im Hochschulbereich bei knapp 12 Prozent und damit doppelt so hoch wie im Bundesdurchschnitt (6 Prozent). Bemerkenswert ist auch der hohe Anteil der Patentanmeldungen von Erfinderinnen und Erfindern mit ausländischer Herkunft, der bei durchschnittlich 19,3 Prozent liegt. Diese Zahlen verdeutlichen, dass die Innovationskraft der Hochschulen maßgeblich von einer vielfältigen und international geprägten Forschungslandschaft getragen wird.

Sachsen und Thüringen stehen damit beispielhaft für die Bedeutung regionaler Forschungsstärke. Die Tatsache, dass diese Bundesländer bei der Patentproduktion bezogen auf die Studierendenzahl führend sind, unterstreicht die Bedeutung einer gezielten Förderung von Forschung und Entwicklung. Es zeigt auch, dass eine hohe Innovationsleistung nicht nur von absoluten Zahlen abhängt, sondern auch davon, wie effizient und effektiv Forschungsergebnisse in Patente umgesetzt werden.

Die Zahl der Woche vom 12.08.2024: 34,3 % Marge

Mit dem Produkt Auto lässt sich viel Geld verdienen. Das zeigt das Ranking der Beratung Berylls, die jährlich die Top 100 der Automobilzulieferer auswerten. Dieses Jahr sind sie jedoch einen Schritt weiter gegangen und haben ein eigenes Ranking erstellt, das auf der Marge basiert. Hier zeichnet sich ein gänzlich anderes Bild der Reihenfolge. Davon sind unter anderem deutsche Unternehmen, die nur mit zwei Vertretern unter den Top 25 vertreten sind – verglichen mit drei unter den Top 10 nach Umsatz. Interessant ist auch, dass alle aus den Top 3 aus einem Segment kommt: Halbleiter. Am besten gelaufen ist es dabei für Renesas, die mit einer Marge von 34,3 % 2023 abschließen konnten. Mit einem Umsatz von 4,8 Milliarden Euro reichte es in den Top 100 "nur" für Platz 76.

Im Jahr 2021 berichtete ein Team von Physikern am MIT über die Schaffung eines neuen ultradünnen ferroelektrischen Materials, das die einzigartige Eigenschaft besitzt, positive und negative Ladungen in verschiedene Schichten zu trennen. Dieses Material hatte das Potenzial, in Computer-Speichern und anderen elektronischen Anwendungen eingesetzt zu werden. Kürzlich gelang es dem gleichen Team, zusammen mit Kollegen, einen Transistor aus diesem Material zu bauen und seine bemerkenswerten Eigenschaften zu demonstrieren, die die Elektronikbranche erheblich beeinflussen könnten.

Der neue Transistor, obwohl bisher nur im Labor mit einem einzigen Prototyp getestet, hat Eigenschaften, die den aktuellen Industriestandards für ferroelektrische Transistoren entsprechen oder diese sogar übertreffen. Die Forschung wurde von Pablo Jarillo-Herrero und Raymond Ashoori geleitet, beide Professoren für Physik am MIT und dem Materials Research Laboratory angeschlossen.

Wichtige Eigenschaften des neuen Transistors:

• Hochgeschwindigkeits-Schaltung: Der Transistor kann zwischen positiven und negativen Ladungen umschalten – was digitale Informationen (Einsen und Nullen) darstellt – und zwar mit extrem hohen Geschwindigkeiten, im Bereich von Nanosekunden (eine Milliardstel Sekunde).
• Langlebigkeit: Der Transistor bleibt nach 100 Milliarden Schaltvorgängen funktionsfähig, ohne Anzeichen von Abnutzung zu zeigen, was ihn äußerst langlebig macht.
• Ultradünnes Material: Das verwendete Material ist nur wenige Milliardstel Meter dick, eines der dünnsten seiner Art weltweit. Diese Dünnheit könnte zu einer dichteren Speicherung in Computern und zu energieeffizienteren Transistoren führen, da die für das Umschalten benötigte Spannung mit der Materialdicke abnimmt.

Das ferroelektrische Material basiert auf atomar dünnen Schichten von Bornitrid, die parallel übereinander gestapelt sind, eine Konfiguration, die in der Natur nicht vorkommt. In massiven Bornitrid-Schichten sind diese Schichten typischerweise um 180 Grad gedreht. Wenn ein elektrisches Feld auf diese neue Konfiguration angewendet wird, gleitet eine Schicht über die andere, was zu einer leichten Verschiebung der Positionen der Bor- und Stickstoffatome führt. Dieses Gleiten führt zu signifikanten Veränderungen in den elektronischen Eigenschaften des Materials.

Eine der überraschenden Entdeckungen ist, dass diese Gleitbewegung keine Abnutzung des Materials verursacht, was erklärt, warum der Transistor so oft geschaltet werden kann, ohne dass es zu einer Degradation kommt. Dies steht im Gegensatz zu herkömmlichem Flash-Speicher, der mit der Zeit durch Nutzung abnutzt.

Der Large Hadron Collider ist mittlerweile schon ziemlich bekannt. Der LHC am CERN ist der weltweit größte und leistungsstärkste Teilchenbeschleuniger, gelegen an der Grenze zwischen der Schweiz und Frankreich in einem 27 Kilometer langen, kreisförmigen Tunnel. Er beschleunigt Protonen und schwere Ionen nahezu auf Lichtgeschwindigkeit und bringt sie zur Kollision, um Bedingungen ähnlich denen kurz nach dem Urknall zu erzeugen. Ein Hauptziel war der Nachweis des Higgs-Bosons, das 2012 erfolgreich entdeckt wurde.

Während am CERN über die Zukunft des LHC entscheidet und über den Bau eines größeren Teilchenbeschleunigers (Future Circular Collider) diskutiert, konkretisiert China bereits die Pläne für einen neuen Teilchenbeschleuniger mit einer Schwerpunktsenergie von 240 GeV.

Der Circular Electron Positron Collider (CEPC) ist ein geplanter Teilchenbeschleuniger, der in China entwickelt wird. Der CEPC soll in einem etwa 100 Kilometer langen, runden Tunnel in China abseits von Erdbebenregionen gebaut werden. Geplant ist es Elektronen und Positronen kollidieren zu lassen, im Gegensatz zum LHC, der Protonen kollidiert.

Ein Hauptziel des CEPC ist die präzise Untersuchung des Higgs-Bosons, das 2012 am LHC entdeckt wurde. Der CEPC soll detaillierte Messungen der Eigenschaften des Higgs-Bosons ermöglichen und nach Anzeichen neuer Physik jenseits des Standardmodells suchen, wie Supersymmetrie oder zusätzliche Dimensionen.

Die Photovoltaik (PV) spielt eine entscheidende Rolle bei der Energiewende. Die Solarindustrie wächst stetig: In den nächsten Jahrzehnten sollen enorme Kapazitäten aufgebaut werden. Obwohl PV-Module auf Langlebigkeit ausgelegt sind, landen sie bisher am Ende ihrer Lebensdauer mitsamt den wertvollen Materialien auf der Mülldeponie. Damit geht nicht nur Material, sondern auch Einsparpotenzial verloren.

In einer Studie des Helmholtz-Instituts Erlangen-Nürnberg, das zum Forschungszentrum Jülich gehört, wurde jetzt ein effizientes und umweltfreundliches Verfahren zum Recycling von Perowskit-Solarzellen entwickelt. In einer Veröffentlichung in der Fachzeitschrift Energy & Environmental Science wird ein Verfahren vorgestellt, mit dem bis zu 99,97 Prozent der eingesetzten Materialien einer Solarzelle zurückgewonnen und wiederverwendet werden können - bei vergleichbarem Wirkungsgrad, weniger Abfall und geringeren Kosten. Es ist das erste Mal, dass eine so hohe Effizienz beim Recycling von Perowskit-Solarzellen erreicht wurde.

Dem Forschungsteam ist es gelungen, die einzelnen Komponenten durch eine schichtweise Lösungsmittelextraktion zurückzugewinnen, zu reinigen und daraus neue Solarzellen herzustellen. Mit dieser Methode könnte erstmals ein geschlossener, ressourcenschonender und abfallvermeidender Recyclingkreislauf für Solarmodule ermöglicht werden.

"Eine Tasse für sich" heißt es wohl bei Tesla: Im Tesla-Werk in Grünheide sind kürzlich etwa 65.000 Kaffeetassen verschwunden, was zu erheblichem Aufsehen geführt hat. Diese Information wurde während einer Betriebsversammlung vom Werksleiter André Thierig bekannt gegeben, wobei er scherzhaft erwähnte, dass statistisch gesehen jeder Mitarbeiter etwa fünf Tassen zu Hause haben könnte. Dieses Problem scheint nicht einzigartig für Tesla zu sein, da auch andere Unternehmen ähnliche Erfahrungen gemacht haben.

Es gibt derzeit keine klaren Hinweise darauf, ob es sich um Diebstahl oder um eine ineffiziente Verwaltung handelt. Um zukünftige Verluste zu verhindern, hat Tesla Maßnahmen ergriffen, darunter das Entfernen von Besteck aus den Teeküchen und die Einführung wiederverwertbarer Becher. Diese Maßnahmen sollen sicherstellen, dass keine weiteren Gegenstände ungewollt oder absichtlich verschwinden​.

Höher, schneller, weiter. Dieses Motto gilt nicht erst seit den ersten Olympischen Spielen. Der Mensch ist schon immer auf der Suche nach Rekorden – darunter auch kuriose.  Geht es um optische Datenübertragungsdaten, kommt aktuell niemand an einem internationales Forscherteam, angeführt vom Photonic Network Laboratory des NICT in Japan, vorbei. Das Team hat  mit 402 Terabit pro Sekunde in einem handelsüblichen Glasfaserkabel einen Weltrekord aufgestellt. Dieser Erfolg wurde durch die Abdeckung aller Übertragungsbänder (O, E, S, C, L, U) im Low-Loss-Fenster der Glasfaser ermöglicht, unter Einsatz von sechs Arten von dotierten Faserverstärkern und Raman-Verstärkung. Neuartige optische Verstärkungsgleichrichter ermöglichten den Zugang zu bisher ungenutzten Wellenlängenbereichen.

Die Technologie könnte die Kommunikationskapazität zukünftiger Datendienste erheblich erweitern. Der Rekord wurde auf der OFC 2024 vorgestellt und zeigt das Potenzial zur Verlängerung der Lebensdauer bestehender Glasfasersysteme. Dual-Polarization-Quadrature-Amplitude-Modulation (DP-QAM) mit bis zu 256 Symbolen pro Konstellation war entscheidend für den Erfolg. Die erzielte Datenrate übertrifft den bisherigen Rekord um über 25%. Zukünftige Anwendungen könnten den wachsenden Bedarf an Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung adressieren. NICT plant, die Forschung fortzusetzen und die Kompatibilität mit im Feld eingesetzten Glasfasern zu verbessern. Dieser Durchbruch markiert einen bedeutenden Schritt in Richtung der "Beyond 5G"-Ära und verspricht eine erhebliche Steigerung der Leistungsfähigkeit bestehender Kommunikationsinfrastrukturen.

Was man sonst nur aus Science-Fiction-Filmen und -Büchern kennt, ist jetzt auch in der Realität angekommen. Chinesischen Wissenschaftlern gelang es, ein sichtbares Objekt per Laser anzuziehen.

Das Konzept eines Traktorstrahls, auch optische Zugkraft genannt, gibt es in der Wissenschaft schon länger. Während optisches Ziehen von Mikro-Nano-Objekten in den letzten Jahren umfassend demonstriert wurde, stellt das Ziehen makroskopischer Objekte eine Herausforderung dar. Die Wissenschaftler von der Qingdao University of Science and Technology nutzten dazu die Knudsen-Kraft. Die Zugkraft resultiert aus der Knudsen-Kraft, wenn ein Gauß-Laserstrahl eine makroskopische Struktur, bestehend aus einem absorbierenden, vernetzten Graphenmaterial und einer SiO₂-Schicht, bestrahlt.

Im Versuchsaufbau wurden zwei verschiedene Pendelvorrichtungen: ein Torsionspendel zur qualitativen Darstellung des laserinduzierten Ziehens und ein Gravitationspendel zur genauen Messung der Zugkraft. Das Torsionspendel bestand aus einem PET-Arm, an dem eine Probe aus vernetztem Graphen und einer SiO2-Schicht befestigt war. Das Gravitationspendel hatte einen Kupferarm mit einer ähnlichen Probe und einen Gold-Nanofilm zur Lichtreflexion zur genaueren Messung der Bewegungen. Dabei konnten die Forscher beobachten, wie der Traktorstrahl aus Laserlicht das Pendel rund 5 cm anziehen konnte. Das Ergebnis war ein 0,8 µN starker Traktorstrahl.

Ferrari, der berühmte italienische Luxusautohersteller, wird laut Angaben von Reuters sein erstes Elektroauto produzieren. Das Unternehmen, das für seine leistungsstarken und luxuriösen Sportwagen bekannt ist, wagt sich nun in den Bereich der Elektrofahrzeuge vor, um den wachsenden Markt und die Nachfrage nach nachhaltigen Transportmitteln zu bedienen.

Was kostet das E-Auto von Ferrari?

Das neue Elektroauto von Ferrari wird mindestens 500.000 Euro kosten. Dieser hohe Preis ist eine deutliche Aussage des Unternehmens über den exklusiven und luxuriösen Charakter des Fahrzeugs. Die Kosten können durch zusätzliche Features und persönliche Anpassungen, die typischerweise 15-20% zusätzlich ausmachen, noch weiter steigen. Damit positioniert sich Ferrari weit über den Durchschnittspreis seiner anderen Modelle, die im ersten Quartal dieses Jahres rund 350.000 Euro betrugen, einschließlich Extras.

Wann wird das Auto eingeführt und die Fabrik in Betrieb genommen?

Das erste Elektroauto von Ferrari soll Ende des nächsten Jahres auf den Markt kommen. Die neue Fabrik in Maranello, die sowohl für die Produktion von Elektrofahrzeugen als auch von Hybrid- und Verbrennungsmotoren vorgesehen ist, wird am Freitag offiziell eröffnet. Diese Anlage wird in drei bis vier Monaten voll betriebsbereit sein und Ferrari die Möglichkeit geben, die Produktionskapazität auf bis zu 20.000 Fahrzeuge pro Jahr zu erhöhen.

Wo wird das Auto produziert?

Das Elektroauto wird in der neuen Fabrik in Maranello, Norditalien, produziert. Maranello ist seit jeher der Sitz von Ferrari und bekannt für die Produktion einiger der exklusivsten und leistungsstärksten Autos der Welt. Die neue "E-Building"-Fabrik wird zusätzliche Produktionslinien für Elektro- und Hybridfahrzeuge bieten und somit die bestehende Produktionskapazität erheblich erweitern.

Warum wird Ferraris Auto so teuer sein?

Der hohe Preis von mindestens 500.000 Euro spiegelt Ferraris Strategie wider, seine Marke als exklusiv und luxuriös zu positionieren. Die Kosten decken die umfangreiche Entwicklung der neuen Elektroantriebstechnologie und die Notwendigkeit, viele Teile extern zu beziehen. Ferrari zielt darauf ab, die Margen zu erhalten und die Entwicklungskosten für die neuen Technologien zu kompensieren. Auch die Exklusivität und das Prestige, ein Ferrari-Besitzer zu sein, tragen zu diesem Preis bei.

Wie wird die Produktionskapazität erhöht?

Mit der Eröffnung der neuen Fabrik in Maranello wird Ferrari in der Lage sein, seine Produktionskapazität auf bis zu 20.000 Fahrzeuge pro Jahr zu erhöhen. Dies ist ein signifikanter Anstieg gegenüber den weniger als 14.000 Autos, die im letzten Jahr ausgeliefert wurden. Die neue Anlage wird eine zusätzliche Fahrzeugmontagelinie bieten und sowohl Benzin- als auch Hybridfahrzeuge sowie das neue Elektrofahrzeug produzieren. Ferrari plant jedoch, die Produktion langsam zu steigern, um die Exklusivität der Marke zu bewahren und die Nachfrage nach seinen Fahrzeugen kontinuierlich hoch zu halten.

Die Zahl der Woche vom 17.6.2024: ¾

¾, heute ist die Zahl der Woche ein Bruch, der zum Kopfschütteln verleitet. Ich selbst habe in meinem Leben etwa, wenn es hochkommt, fünf Faxe verschickt. Sicherlich gibt es Menschen, bei denen diese Anzahl im fünfstelligen Bereich liegt. Aber in meinem Kopf, hat das Fax längst ausgedient. Pustekuchen, betrachtet man die aktuelle Statistik des Bitcoin für die 604 Unternehmen in Deutschland ab 20 Beschäftigen repräsentativ befragt wurden: In 3 von 4 Büros in Deutschland wird immer noch gefaxt! Trotz digitaler Alternativen nutzen 77 % der Unternehmen weiterhin das Faxgerät, wobei 25 % es sogar häufig oder sehr häufig verwenden. Der Hauptgrund? Die Kommunikation mit Behörden und die Sicherheit, die das Faxgerät bietet.

Insgesamt geht die Faxnutzung also zumindest langsam zurück: 2023 faxten insgesamt noch 82 Prozent der Unternehmen. 2022 waren es noch 88 Prozent, 2020 noch 92 Prozent und 2018 sogar noch 95 Prozent. Auch die intensive Faxnutzung nimmt demnach ab: 2018 war der Anteil derer, die häufig oder sehr häufig faxen, mit 49 Prozent etwa doppelt so hoch wie in diesem Jahr. „Zwar ist die Faxnutzung in deutschen Unternehmen seit Jahren rückläufig, aber der Wandel vollzieht sich erstaunlich langsam - vor allem, wenn man bedenkt, dass es längst komfortablere und sicherere Wege gibt“, sagt Daniil Heinze, Referent Digitale Geschäftsprozesse beim Bitkom.

Warum wird heutzutage noch gefaxt?

Die Gründe, warum die Unternehmen noch am Fax festhalten, sind vielfältig. 56 Prozent der Unternehmen, die noch faxen, geben an, dass dies für die Kommunikation mit Behörden unerlässlich sei. 43 Prozent faxen, weil es sicherer ist als der Postweg und 35 Prozent halten daran fest, weil sie gut funktionierende und etablierte Faxprozesse haben. Jeweils 27 Prozent faxen aus Gewohnheit bzw. weil sie in der Regel einen Zustellnachweis benötigen. Heinze: Alternativen zum Fax sind beispielsweise die digitale Signatur, der EDI-Standard oder spezielle E-Mail-Formate, die ebenfalls einen rechtssicheren Zustellnachweis bieten. Damit diese effizienteren und sichereren Alternativen alteingesessene Faxprozesse ablösen können, braucht es auf allen Seiten die Bereitschaft, bestehende Lösungen zu hinterfragen und sich auch neues digitales Know-how anzueignen“.

25 Prozent der Unternehmen, die faxen, tun dies, um den Anforderungen ihrer Kunden gerecht zu werden. 10 Prozent faxen, um gesetzliche Anforderungen zu erfüllen. 7 Prozent nutzen das Fax, weil sie es für sicherer halten als die digitale Kommunikation und für 6 Prozent dient das Fax als Backup, wenn digitale Systeme ausfallen. Heinze: „Insbesondere bei der Verschlüsselung der Daten haben die digitalen Kanäle dem klassischen Fax einiges voraus. Digitale Faxgeräte kombinieren beides und übertragen die Daten mit speziellen Faxprotokollen über das Internet statt wie bisher über Telefonleitungen. Im Vergleich zur Standard-E-Mail bietet das digitale Fax häufig eine automatische Empfangsbestätigung, ist weniger fälschungsanfällig und eignet sich auch für die rechtssichere Kommunikation“.

40.000 km und über 70 internationale Grenzen legt ein Chip zurück bis er endlich beim Endkunden ankommt. Von der Fertigung zum Packaging zum Einbau im Endgerät geht es für den Chip einmal um die Erde und die Tatsache, dass das (meist) einwandfrei funktioniert, liegt an einem ausgeklügelten Geflecht von weltweiten Lieferketen.

Lieferkette in der Halbleiterfertigung sind komplex und umspannen die gesamte Erde. Sie beginnen mit der Rohstoffgewinnung von Materialien wie Silizium und Galliumarsenid, gefolgt von der Herstellung hochreiner Siliziumwafer. In der Design- und Entwicklungsphase werden neue Chipdesigns erstellt. Die Wafer durchlaufen dann Prozesse wie Fotolithographie, Ätzen und Dotieren, um die Schaltungen zu formen. Nach der Fertigung folgt das Packaging und verschiedene Tests, bevor sie an Distributoren und OEMs geliefert werden. Schließlich werden sie in Endprodukte wie Computer und Smartphones integriert. Diese einzelnen Fertigungsschritte erfolgen oftmals in ganz unterschiedlichen Ecken der Erde.

Herausforderungen wie technologische Fortschritte, Versorgungsengpässe und die Komplexität der globalen Verteilung wirken sich immer wieder auf die Lieferketten aus und erfordern kontinuierliche Innovationen von den Herstellern, um die Effizienz und Resilienz der Lieferkette zu gewährleisten.

Die Zahl der Woche vom 03.6.2024: 4.000.000.000 US-Dollar

Sollte die EU einen Zoll von schätzungsweise 20 % auf chinesische Elektroautos erheben, hätte dies laut dem Kiel Institut für Weltwirtschaft (IfW) erhebliche Auswirkungen auf Handel und Produktion in Europa. Schätzungen zufolge würden die Importe von Elektroautos aus China um 25 % zurückgehen. Bezogen auf die knapp 500.000 importierten Fahrzeuge im Jahr 2023 entspricht dies etwa 125.000 Fahrzeugen im Wert von knapp 4 Mrd. US-Dollar. Dieser Rückgang würde zu einem großen Teil durch eine höhere Produktion innerhalb der EU und geringere Exporte von Elektroautos kompensiert, was letztlich zu höheren Preisen für die Endverbraucher führen dürfte. Das zeigen Berechnungen des IfW Kiel.

Warum unsere E-Auto-Bloggerin und Chefredakteurin der productronic, Petra Gottwald, gegen die Zölle ist, schreibt sie hier.

Moritz Schularick, Präsident des IfW Kiel, betont: „Angesichts der chinesischen Subventionspraxis ist es richtig, dass die EU-Kommission Strafzölle in Erwägung zieht. Wichtig ist dabei, dass die Autorität der Kommission nicht durch Partikularinteressen einzelner Mitgliedsländer untergraben wird, denn eine gespaltene EU ist eine schwache EU“.

Simulationsrechnungen des IfW Kiel zeigen, dass Zölle von 20 Prozent auf chinesische Elektroautos zu erheblichen Handelsverlagerungen führen würden. Elektroautos im Wert von rund 3,8 Milliarden US-Dollar würden nicht mehr aus China in die EU importiert, wovon auch viele deutsche Autohersteller betroffen wären, die in China produzieren. Der Absatz von im Inland produzierten Elektroautos auf dem EU-Binnenmarkt könnte um rund 3,3 Mrd. US-Dollar steigen. Ein Teil dieses Zuwachses würde durch eine erhöhte Produktion innerhalb der EU gedeckt, während Fahrzeuge im Wert von rund 1 Mrd. US-Dollar vom Export auf den Binnenmarkt umgelenkt würden. Eine mögliche Reaktion Chinas ist in diesen Berechnungen nicht berücksichtigt, wird aber aufgrund der Effekte erwartet. Ob die europäischen Automobilhersteller die entstehende Lücke vollständig füllen können, ist fraglich. Chinesische Hersteller wie BYD könnten mit neuen Werken in Europa die lokale Nachfrage bedienen.

Ein Rückgang der chinesischen Exporte von Elektroautos würde auch die Nachfrage nach Vorleistungen aus der EU verringern. Beispielsweise könnten die EU-Exporte nach China im Bereich „Kraftwagen und Kraftwagenteile“ um 0,6 Prozent oder 237 Millionen US-Dollar zurückgehen. Insgesamt könnten die EU-Exporte nach China um mehr als 600 Millionen US-Dollar sinken, ohne dass China seinerseits Zollmaßnahmen ergreift. Die Berechnungen basieren auf dem KITE-Modell des IfW Kiel und zeigen die mittel- bis langfristigen Handelseffekte, die sich dauerhaft einstellen, wenn sich neue Handelsstrukturen und Lieferketten etabliert haben. Kurzfristige Verzerrungen werden im Modell nicht berücksichtigt.

Mit Gigapixeln den Himmel beobachten – das ist das Ziel der LSST-Kamera, die jetzt fertiggestellt werden konnte und seinen Zielort, dem Vera C. Rubin Observatory auf dem Cerro Pachón in Chile, angekomme ist Mit 3,2 Gigapixeln ist sie die größte Digitalkamera der Welt. Sie soll detaillierte Bilder des südlichen Himmels über zehn Jahre hinweg aufnehmen und damit den umfassendsten Zeitraffer des Universums erstellen, der je gemacht wurde.

Die Kamera wurde im SLAC National Accelerator Laboratory in Menlo Park, Kalifornien, für 168 Millionen US-Dollar gebaut und nach zwei Jahrzehnten Bauzeit im April fertiggestellt. Der Transport der 3000 kg schweren Kamera war eine logistische Herausforderung: Sie wurde in einen speziell angefertigten, isolierten Container verpackt, der mit Datenloggern ausgestattet war, um Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Vibrationen und Beschleunigungen während des Transports zu überwachen. Ein GPS-Tracking-System ermöglichte die ständige Verfolgung des Containers.

Am 14. Mai wurde die Kamera mit einem Frachtflugzeug von San Francisco nach Santiago, Chile, transportiert. Von dort aus reiste sie im Konvoi zu ihrem endgültigen Bestimmungsort auf dem Cerro Pachón. Nach der Ankunft am Observatorium wurde die Kamera in einem kontrollierten Bereich ohne Luftverunreinigungen entladen und überprüft. Erste Untersuchungen und die Auswertung der gesammelten Daten zeigten, dass die Kamera den Transport unbeschadet überstanden hat.

Die LSST-Kamera ist die letzte große Komponente des Simonyi Survey Telescope am Rubin Observatory. In den nächsten Monaten wird sie zusammen mit dem 8,4-Meter-Hauptspiegel und dem 3,4-Meter-Sekundärspiegel installiert und getestet. Das Observatorium plant, seine wissenschaftlichen Missionen Ende 2025 aufzunehmen.

Die Zahl der Woche vom 13.5.2024: 30%

Erneuerbare Energien haben einen wichtigen Meilenstein erreicht: Im vergangenen Jahr haben sie erstmals mehr als 30 Prozent zur weltweiten Stromversorgung beigetragen. Ein Bericht des Klima-Think-Tanks Ember zeigt, dass Wind- und Solarenergie schnell wachsen und fossile Brennstoffe in der globalen Energieerzeugung zurückdrängen könnten. Vor allem die Solarenergie hat die Führung übernommen und wird im Jahr 2023 doppelt so viel Strom erzeugen wie Kohle. Allein China hat 2023 seine Solarenergiekapazität um 216,9 GW erhöht, was nicht nur den eigenen Vorjahresrekord von 87,4 GW übertrifft, sondern auch die gesamte in den USA installierte Kapazität von 175,2 GW.

Diese Entwicklung könnte (!) einen Wendepunkt in der Geschichte der Energieversorgung markieren, da die Emissionen aus dem Energiesektor nun voraussichtlich kontinuierlich sinken werden. Der Rückgang der Emissionen hängt jedoch stark davon ab, wie schnell die Revolution der erneuerbaren Energien voranschreitet.

Weltweit streben die Staats- und Regierungschefs an, den Anteil erneuerbarer Energien bis 2030 auf 60 % zu erhöhen, was eine Verdreifachung der derzeitigen Kapazitäten erfordern und die Emissionen des Energiesektors nahezu halbieren würde. Trotz der Fortschritte bei der Stromerzeugung spielen fossile Brennstoffe im Verkehr, in der Schwerindustrie und bei der Wärmeversorgung nach wie vor eine große Rolle.

In den letzten zehn Jahren hat sich die Anzahl der Unternehmen, die Hardware für Quantencomputer entwickeln, vervierfacht. Zu dieser Erkenntnis kamen die Analysten von IDTechEx , was für einen wachsenden Zukunftsmarkt spricht. Zwischen 2022 und 2024 fanden mehrere Finanzierungsrunden mit einem Volumen von jeweils über 100 Millionen US-Dollar statt. Zudem hat der Übergang von experimentellen Labormodellen zu kommerziellen Produkten begonnen. Der Wettbewerb findet sowohl zwischen den Unternehmen als auch zwischen verschiedenen Quantencomputertechnologien statt, wobei der Fokus vermehrt auf der Entwicklung von logischen oder fehlerkorrigierten Qubits liegt.

Dennoch befindet sich Quantencomputing noch in einer frühen Entwicklungsphase. Die Herausforderung besteht darin, die Hardware zu skalieren, die Anzahl der Qubits zu erhöhen, Fehler zu minimieren und den Infrastrukturaufwand zu reduzieren – eine komplexe Aufgabe.

Obwohl alle Quantensysteme auf Qubits, dem quantenmechanischen Pendant zu klassischen Bits, basieren, variieren die Architekturen erheblich. Ein bekanntes Beispiel ist IBM mit seinen supraleitenden Qubits, die in umfangreichen Kryostaten auf Temperaturen unter denen des Weltraums gekühlt werden. Im Jahr 2023 überschritten supraleitende Quantencomputer den Meilenstein von 1000 Qubits und übertreffend damit die Rechenleistung von konventionellen Computern bei weitem.

Kleinere Systeme wurden über die Cloud für Unternehmen zugänglich gemacht, um Lösungen für spezifische Probleme zu testen. Dennoch besteht Konsens, dass für besonders anspruchsvolle Aufgaben, wie etwa die Medikamentenentwicklung, deutlich mehr Qubits – möglicherweise Millionen – erforderlich sind. Daher wurden auch in alternative Technologien investiert, die eine bessere Skalierbarkeit versprechen. Mittlerweile konkurrieren mehr als acht technologische Ansätze darum, den Meilenstein von einer Million Qubits zu erreichen.

Wie sehr die Automobilbranche noch mit der Elektrifizierung kämpft, konnte man jetzt bei Ford sehen. Der US-Autobauer gab seine Quartalszahlen bekannt und im Bereich Model e, wie Ford seine EV-Sparte nennt, sieht es nicht gerade rosig aus: 132.000 $ Verlust hat der Konzern im ersten Quartal 2024 pro verkauftes Elektrofahrzeug gemacht.

Auf den ersten Blick ergibt das Ergebnis kaum Sinn, bei näherer Betrachtung wird allerdings schnell klar, wie das Ergebnis zustande kommt. Der Konzern machte in der EV-Sparte einen Umsatz von rund 100.000.000 und gleichzeitig einen Verlust von rund 1,3 Milliarden US-Dollar bei einem Absatz von 10.000 E-Autos. Pro Auto macht Ford damit einen Verlust von 132.000 US-Dollar.

Laut Ford beinhalten die Verluste hunderte Millionen, die für Forschung und Entwicklung der nächsten Generation von Elektrofahrzeugen für Ford ausgegeben werden. Diese Investitionen werden erst in einigen Jahren rentabel sein. Weniger kostenintensiv sind dagegen der eigentliche Bau sowie der Vertrieb der Fahrzeuge. Das Unternehmen gab an, dass es beabsichtigt, die Preise für Elektrofahrzeuge innerhalb der nächsten 12 Monate so anzupassen, dass sie die tatsächlichen Produktionskosten jedes Fahrzeugs decken, anstatt alle Forschungs- und Entwicklungskosten zu übernehmen. Doch ein Preiskrieg unter den Elektrofahrzeugen, der seit etwa anderthalb Jahren andauert, habe es schwer gemacht, diese Rentabilität zu erreichen, erklärt Ford-CFO John Lawler. Er erklärte, dass Ford zwar etwa 5.000 US-Dollar an Kosten für jeden Mustang Mach-E einsparen konnte, allerdings würden die Einnahmen schneller fallen, als Ford die Kosten senken könne. Die Elektromobilität wird wohl noch für ein paar Jahre eine Herausforderung für die Branche darstellen.

Der ZVEI veröffentlichte vor kurzem den eMonitor, der ein paar interessante Daten zur all-electric-Society und zur Elektrifizierung in Deutschland zeigt. Neben dem Elektrifizierungsgraden in Industrie, Verkehr und Gebäuden gibt die Übersicht auch Einblicke in die Primärenergieproduktion  und den Bestand an Wärmepumpen und vollelektrischer PKW.

Aber im Zuge der Elektrifizierung und dem Übergang zu erneuerbaren Energien spielen gerade Energiespeicher eine wichtige Rolle. In Deutschland ist die Zahl der Energiespeicher in den letzten Jahren von rund 750 MWh auf 1966 MWh gestiegen, dabei fallen 1500 MWh auf Großspeicher und 466 MWh auf Gewerbespeicher. Speicher spielen nicht nur im Gebäudesektor, sondern auch in der Industrie eine immer größere Rolle. Gewerbespeicher werden in der Industrie vor allem für den Eigenverbrauch, zur Optimierung des Energiemanagements und Lastspitzenkappung genutzt oder aber zur Schnellladung von Elektrofahrzeugen. Der Einsatz von Speichern in der Industrie kann sich nicht nur positiv auf die Stromkosten auswirken, sondern steigert auch den Grad an Versorgungssicherheit für das einzelne Unternehmen. Zudem ermöglichen Speicher auch Unternehmen zeitliche Verschiebung der Nutzung von (eigenerzeugtem) Strom aus erneuerbaren Energien.

Ende 2024 will Intel mit dem Bau der Halbleiterfertigung in Magdeburg starten, damit das auch gelingt musste der Halbleiterkonzern einige Daten zum Bau bzw. zur fertigen Fab bekanntgeben. Unter anderem auch die Zahl der gelagerten Chemikalien. Eingesetzt sollen demnach pro Jahr rund 2,3 Millionen Tonnen verschiedenster Gase, die für die Halbleiterproduktion gebraucht werden. Daneben gab der Konzern auch die maximale Lagermenge an. Interessant war hier vor allem Argon mit einer Lagermenge von 395 t.

Warum die große Menge an Argon? Das Edelgas kommt in der Erdatmosphäre häufig vor und ist ein zentraler Rohstoff in der Halbleiterproduktion. Argon ist in der Halbleiterfertigung unverzichtbar, insbesondere bei der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD), bei der Materialien im Vakuum verdampft und als dünne Schichten auf Halbleiterwafer aufgebracht werden. Für die Ionisierung des Sputtertargets wird ebenfalls Argon eingesetzt: In der Vakuumkammer ionisiert und unter Hochspannung beschleunigt, bombardieren Argon-Ionen das Target und lösen Materialteilchen heraus, die auf dem Wafer abgeschieden werden. Als inertes Gas verhindert Argon chemische Reaktionen zwischen dem Substrat und anderen Gasen.

Die Zahl der Woche vom 8.4.2024

Die Studie "Marketing to Engineers 2024" von GlobalSpec und ThrewMarketing beschäftigt sich mit dem Kaufverhalten und den Kommunikationspräferenzen von Ingenieuren und technischen Einkäufern. Die diesjährige Studie hat beispielweise  die Einstellungen zu Künstlicher Intelligenz (KI), Content-Präferenzen (und wie sie sich unterscheiden) zwischen Hardware- und Software-Käufen und bevorzugten sozialen Medien Kanäle für berufliche Zwecke im Vergleich zur privaten Nutzung untersucht.

Dabei hat sich gezeigt, dass 51% der Ingenieure YouTube als primäre Informationsquelle im privaten Kontext nutzen. Diese Zahl unterstreicht nicht nur die Bedeutung von YouTube als führende Content-Plattform, sondern zeigt auch die vielfältigen Möglichkeiten für Industrieunternehmen, Ingenieure über Social Media zu erreichen. Während LinkedIn und GitHub im beruflichen Kontext dominieren, bleibt das Videoportal sowohl im privaten als auch im beruflichen Kontext führend.

Die Zahl der Woche vom 25.3.2024: 62.000.000.000

Bei dieser Zahl der Woche musste ich sofort an mein Interview mit den Solderpunks aus 2022 denken. Dabei fiel der Satz „Elektronikschrotte sind der am schnellsten wachsende Abfallstrom.“ Wir recht sie doch hatten, zeigt der "Global E-Waste Monitor 2024". Der 148-Seiten starke Bericht steckt voller Zahlen, wobei wir uns für die 62.000.000.000 entschieden haben. Soviel Kilogramm Elektroschrott sind 2022 angefallen. Das entspricht einem "pro Kopf" Wert von 7,8 kg. Die gute Nachricht: 13,8 Milliarden kg (1,7 kg pro Kopf) wurden als offiziell gesammelt dokumentiert. Das entspricht einer Sammel- und Recyclingquote von 22,3 %.

Um den 62.000.000 Tonnen ein Bild zu geben: Würden 40-Tonnen-LKWs mit 25 Meter Länge den Müll um die Welt "fahren", gäbe es rund um den Äquator eine Kette aus 1,55 Millionen Trucks. Allerdings sind die die 62 Milliarden Kilo noch nicht das Ende der Fahnenstange. Der Bericht geht davon aus, dass Elektroschrott weiter rapide zunimmt. Für das Jahr 2030 werden 82 Milliarden Kilogramm prognostiziert – 2020 lag der Wert noch bei 34 Milliarden Kilogramm Elektroschrott.

Mit 46.000 mm² ist der Wafer Scale Engine 3 von Cerebras nicht gerade Mikro, aber dafür ist er auch mit 4 Billionen Transistoren ausgestattet. Er basiert auf TSMCs 5-Nanometer-Technologie und wurde von 850.000 auf 900.000 Kerne aufgerüstet. Obwohl die Anzahl der Kerne nur geringfügig erhöht wurde, konnte die Rechenleistung durch die Erhöhung der Caches pro Kern und die Verdoppelung der SIMD-Engine von 4 auf 8 erheblich gesteigert werden.

Mit 4 Billionen Transistoren und bis zu 44 GB On-Chip-Speicher unterstützt die Wafer Scale Engine 3 potenziell Petabytes an Off-Chip-Speicher über das MemoryX- und SwarmX-Ökosystem von Cerebras. Er bietet eine Speicherbandbreite von 21 Petabytes pro Sekunde und eine Bandbreite von über 214 Petabits pro Sekunde, was zu einer AI-Compute-Leistung von 125 Petaflops führt. Außerdem unterstützt der Chip verschiedene KI-Datenformate, darunter FP16, BF16, FP32 und ein benutzerdefiniertes FP16-Format von Cerebras.

Für einen 64-Chip-Supercomputer benötigt der Chip etwa 2,5 Megawatt Strom. Bei vollständiger Skalierung auf 2096 dieser Systeme würde der Strombedarf auf etwa 80 Megawatt steigen, was mit den größten Supercomputern vergleichbar ist, die derzeit von nationalen Laboren eingesetzt werden.

Cerebras nutzt AMD EPYC-Prozessoren als Grundlage für Speicher- und Speicherbereitstellungen, um GPU-Engpässe bei der Ausbildung großer Sprachmodelle zu beseitigen. Mit dem Wafer Scale Engine 3 können Modelle mit bis zu 24 Billionen Parametern trainiert werden. Dadurch können Entwickler Modelle auf einer Hardware debuggen, ohne einen massiven Supercomputer oder Tausende von GPUs zu benötigen.

Die Zahl der Woche vom 11.3.2024

Die Ausgaben für Forschung und Entwicklung (FuE) in Deutschland haben im Jahr 2022 einen neuen Höchststand erreicht: Mit einem Plus von 7 % gegenüber dem Vorjahr belaufen sich die Investitionen nun auf 121,4 Milliarden Euro. Dabei stechen besonders Unternehmen mit einem Anstieg von 8 % auf 81,8 Milliarden Euro heraus. Diese Steigerung unterstreicht die Rolle der Wirtschaft als Hauptinvestor in Forschung und Entwicklung, indem sie mehr als zwei Drittel der Gesamtausgaben trägt. Auch die Ausgaben der Hochschulen und außeruniversitären Einrichtungen zeigen mit 7 % bzw. 5 % eine positive Entwicklung. Das teilte das Statistische Bundesamt (Destatis) nach vorläufigen Berechnungen mit.

Der Anteil der F&E-Ausgaben am Bruttoinlandsprodukt (BIP) bestätigt Deutschlands Ambitionen als Forschungsstandort. Mit 3,1 % des BIPs in 2022, ein Wert, der seit 2020 konstant ist, übertrifft Deutschland erneut das Ziel der EU-Wachstumsstrategie „Europa 2020“. Die Bundesregierung plant sogar, diesen Anteil bis 2025 auf 3,5 % zu erhöhen, was die internationale Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands weiter stärken soll.

Welche Bereiche führen bei den F&E-Ausgaben?

Bemerkenswert ist die Fokussierung auf die Naturwissenschaften und Mathematik, die 36 % der Ausgaben in außeruniversitären Einrichtungen ausmachen. Besonders die Gebiete Physik, Astronomie und Biologie zeigten mit einem Plus von 4 % starke Wachstumsraten. Diese Spezialisierung deutet auf strategische Prioritäten in der deutschen Forschungslandschaft hin.

Die stetige Zunahme der F&E-Ausgaben, unterbrochen nur im Corona-Jahr 2020, signalisiert eine robuste und zukunftsorientierte Wirtschaft. Besonders die Bereitschaft zu Investitionen in Forschung und Entwicklung, selbst in wirtschaftlich herausfordernden Zeiten, unterstreicht das Engagement für Innovation und technologischen Fortschritt.

Neutrinos sind derzeit die vielleicht rätselhaftesten Teilchen der Welt. Selbst die Entdeckung ist kurios: Wolfgang Pauli stellte bereits 1930 die These auf, dass beim radioaktiven Zerfall mehr als nur ein Teilchen entstehen müsste, denn die Zahlen deuteten auf ein weiteres Teilchen hin. 1933 taufte Enrico Fermi dieses spekulierte Teilchen Neutrino, nachgewiesen konnte es dann allerdings erst 1956 werden. Lange Zeit glaubten Forscher dann, dass Neutrinos keine Masse besitzen, was aber gegen Ende der 1990er Jahre widerlegt werden konnte. Seit der Entdeckung der Neutrino-Oszillation ist klar, dass sie eine sehr kleine Masse besitzen müssen.

Aber wie misst man diese Masse nun? Dieser Frage widmet sich KATRIN, das Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment, das die Masse des Elektron-Antineutrinos bestimmen soll. Seit Herbst 2015 wurden die Komponenten im Karlsruher Institut für Technologie zusammengebaut, und der Messbetrieb startete am 11. Juni 2018. Mit einem Budget von 60 Millionen Euro und einer geplanten Messzeit von fünf Jahren sind etwa 200 Wissenschaftler aus fünf Ländern beteiligt.

KATRIN soll das Betaspektrum des Zerfalls von Tritium im Bereich seiner Höchstenergie mit einer bisher unerreichten Empfindlichkeit von 0,2 eV untersuchen. Die Motivation hinter KATRIN ist die Untersuchung der Neutrinomasse, die im Standardmodell der Elementarteilchenphysik zunächst als masselos angenommen wurde. Verschiedene Experimente haben jedoch gezeigt, dass Neutrinos eine von Null verschiedene Masse besitzen. KATRIN ermöglicht durch die Bestimmung der absoluten Massen der Neutrino-Massen-Eigenzustände eine genauere Kenntnis der Neutrinomasse, die für das Verständnis der Entstehung großskaliger Strukturen im Universum und die Unterscheidung zwischen verschiedenen Neutrinomassenspektren wichtig ist.

Im Februar 2022 konnte die Forschungskooperation die maximale Neutrinomasse auf 0,9 eV (mit früheren Experimenten auf 0,8 eV) eingrenzen, was einen bedeutenden Fortschritt in der Neutrino-Physik darstellt. Allerdings konnten die Forscher die Ergebnisse noch verfeinern und gehen von einer Masse von 0,12 eV.

Noch eine weitere kuriose Zahl zu Neutrinos: Die Teilchen verlassen das Sonneninnere und verbreiten sich von dort aus in alle Richtungen des Weltalls. So erreichen die Teilchen auch die Millionen Kilometer entfernte Erde, wo 70.000.000.000 (Milliarden) Neutrinos pro Sekunde jeden cm² durchdringen.

Die Zahl der Woche vom 26.02.2024: 242.000.000.000

Anfang Februar veröffentlichte der ZVEI Zahlen zur deutschen Elektro- und Digitalindustrie. Gleich die erste finde ich beeindruckend. Nach vorläufigen Schätzungen steht 2023 ein Umsatz von 242 Milliarden Euro zu Buche. Schaut man auf die Jahre zurück, bedeutet das eine Steigerung von über 7 % gegenüber 2022 225 Milliarden Euro. Die Schallmauer von 200 Milliarden Euro wurde übrigens 2021 geknackt. Davon bewegte sich der Umsatz zwischen 167 und 194 Milliarden Euro. Trotzdem gibt es ein Problem: Immer weniger junge Menschen wollen in der Elektronikbranche arbeiten. Mehr noch: Elektrotechnik hat bei ihnen einen schlechten Ruf. Unsere Autorin Sabine Synkule hat daher einen Kommentar an die Generation Z geschrieben, "Warum Elektrotechnik für junge Menschen so wichtig ist!" Hoffen wir, dass sie damit den ein oder anderen zumindest zum Nachdenken anregt.

Europas Automobilmarkt verzeichnete 2023 einen bemerkenswerten Meilenstein, zumindest sagen das die Daten des Marktforschers JATO. Die Neuzulassungen von Fahrzeugen erreichten mit 12.792.151 Einheiten in den Europa-28-Ländern den höchsten Stand seit der Pandemie. Dieser Aufschwung wurde maßgeblich durch die starke Nachfrage nach batterieelektrischen Fahrzeugen (BEVs) und den Einfluss neuer Marktteilnehmer getrieben.

BEVs machten 2023 15,7% des Gesamtmarktes aus und erreichten mit 2.011.209 Neuzulassungen fast die Zahl der Dieselautos. Dies unterstreicht Europas Position als zweitgrößter Markt für BEVs weltweit und zeigt, wie stark sich der Trend zu Elektromobilität durchsetzt.

Die Präsenz chinesischer Automarken in Europa wuchs 2023 erheblich, mit sieben neuen Marken, die dem Markt beitraten. MG, jetzt unter dem Dach von Chinas SAIC Motor, verdoppelte seine Verkaufszahlen und wurde zur zwanzigst meistverkauften Marke in Europa. Tesla setzte seinen außergewöhnlichen Aufstieg fort und wurde mit 362.300 Neuzulassungen im Jahr 2023 zur sechzehnt meistverkauften Marke in Europa.

Der europäische Kernfusionsforschungsreaktor JET (Joint European Torus) in England wurde Ende Dezember 2023 abgeschaltet. Zum Abschied konnte dort die Forscher noch einen neuen Weltrekord für die Energieerzeugung durch Kernfusion vermelden. JET ging 1983 in Betrieb – und konnte seitdem einige Erfolge verbuchen. Unter anderem wurde 1997 ein Rekord für die Energieerzeugung durch die Fusion von Deuterium und Tritium, zwei Wasserstoffisotope, aufgestellt. Doch inzwischen ist JET in die Jahre gekommen und der Nachfolger ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) wird bereits in Frankreich gebaut.

Kurz vor seiner Stilllegung konnte JET aber nochmals für einen Rekord und für einen weiteren Fortschritt auf dem Weg zur Produktion von Fusionsenergie sorgen: Den Forschern ist es gelungen, in 5,2 Sekunden langen Plasmaentladungen insgesamt 69 Megajoule (MJ) an Energie durch die Fusion von Deuterium und Tritium zu erzeugen. Damit verbessern sie den alten Rekord von 59 Megajoule für 5 Sekunden. Aber was sind 69 MJ überhaupt? Es entspricht in etwa 1,4 mal der Energie, die bei der Verbrennung von einem Kilogramm Benzin freigesetzt wird ( ≈ 4,8×10^7 J ). Generell ist ein Joule die Arbeit, die verrichtet wird, wenn eine Kraft von einem Newton über eine Strecke von einem Meter ausgeübt wird. Benannt ist die SI-Einheit nach James Prescott Joule, einem französisch-englischer Physiker.

Das eigentlich wichtige Ergebnis sei aber, so Friedrich Aumayr vom Institut für Angewandte Physik der TU Wien, dass diese Werte am Ende der JET-Laufzeit routinemäßig erreicht werden konnten – mit vielen Entladungen hintereinander. Das Plasma im Reaktor kann also stabil gehalten werden, was für den durchgehenden Betrieb in einem künftigen Kraftwerk entscheidend ist.

Die Zahl der Woche vom 05.02.2024: 216,9 GW

Im vergangenen Jahr hat China seine Solarenergiekapazität um 216,9 GW erhöht, was nicht nur den eigenen Vorjahresrekord von 87,4 GW übertrifft, sondern auch die gesamte in den USA installierte Kapazität von 175,2 GW. Diese beeindruckende Leistung unterstreicht Chinas führende Rolle und sein Engagement für die Erweiterung seiner erneuerbaren Energiekapazitäten.

China hat sich an die Spitze des globalen Marktes für erneuerbare Energien gesetzt, mit einem Anteil von 40 Prozent an der weltweiten Solarkapazität. Diese Dominanz wird durch eine rekordverdächtige Installation neuer Solarkapazitäten unterstrichen, die alle bisherigen globalen Rekorde übertrifft. Laut Rystad Energy ist China auf dem besten Weg, seine installierte Kapazität von 500 Gigawatt bis Ende 2023 zu verdoppeln und innerhalb von nur drei Jahren die 1 Terawatt-Marke zu erreichen.

Chinas neue Energieinvestitionen sind im Jahr 2023 um mehr als 34 Prozent gestiegen. Dieser Anstieg spiegelt das strategische Bestreben des Landes wider, seine Energiequellen zu diversifizieren und die Abhängigkeit von traditionellen Energiequellen zu reduzieren. Chinesische Unternehmen haben ihre Expertise genutzt, um weltweit in Windkraft, Photovoltaik und Wasserkraft zu investieren, wodurch chinesische Wind- und Solarprodukte im Wert von über 278,7 Milliarden US-Dollar in mehr als 200 Länder und Regionen exportiert wurden.

Mit ehrgeizigen Regierungszielen, die Emissionen bis Ende des Jahrzehnts zu senken und bis 2060 kohlenstoffneutral zu werden, ist China auf einem guten Weg, seine Ziele zu übertreffen. Das Land plant, bis 2030 1.200 GW an erneuerbarer Energiekapazität zu erreichen – ein Ziel, das voraussichtlich fünf Jahre früher als geplant erfüllt wird.

Die Zahl der Woche vom 29.1.2024: 92642

Die Energiewende, hin zu erneuerbaren Energien, wir schon lange diskutiert beziehungsweise propagiert. Für die erfolgreiche Umsetzung der Energiewende in Deutschland ist der Ausbau und die Optimierung des Verteilnetzes unerlässlich. Darauf hat auch wieder der ZVEI in seine Jahrespressekonferenz hingewiesen . Dabei erfordert die Integration der erneuerbaren Energien ein smartes, flexibles und leistungsfähiges Netz, das die fluktuierenden und dezentralen Energieflüsse bewältigen kann. Die Modernisierung des Netzes mit intelligenter Technik ist entscheidend, um Energie effizient zu verteilen und die Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Dazu gehören der Ausbau der Übertragungskapazitäten, die Implementierung von Smart-Grid-Technologien und die Ertüchtigung der Netzinfrastruktur, um den Herausforderungen der Energiewende gerecht zu werden.

Der ZVEI hat hierfür auch eine Zahl präsentiert, nämlich 92642. So viele Kilometer Leitungen müssen laut Verband im deutschen Verteilnetz mindestens bis 2032 optimiert, verstärkt, ersetzt oder neu gebaut werden. Klingt viel – ist es auch. Also noch ein weiter Weg, den Deutschland zu gehen hat.

Am nächtlichen Himmel ist immer wieder eine Art Lichterkette zu erkennen, nämlich dann, wenn Starlink wieder eine Satelliten-Konstellation in den Weltraum schießt. Diese sind im Erdorbit auch nicht alleine, sondern befinden sich in guter Gesellschaft, denn mittlerweile befinden sich laut Statista 7560 Satelliten (Stand Mai 2023) im Weltall. Der Großteil davon stammt aus den USA (5165 Satelliten), gefolgt von UK (651) und China (617). Deutschland hat bisher rund 131 Satelliten in den Weltraum geschickt.

Die Satelliten kommen sowohl von Privatunternehmen als auch von Behörden und dem Militär, wobei die meisten der Kommunikation dienen. So kommt die Satelliten-Industrie durch Wartung, Herstellung und Betrieb auf einen Umsatz von über 281 Milliarden US-Dollar. Die Menge an Satelliten wird aber auch zum Problem. Die steigende Anzahl von Satelliten hat Bedenken hinsichtlich des Weltraummülls und möglicher Kollisionen zwischen Satelliten erhöht. Weltraummüll, der aus nicht mehr funktionierenden Satelliten und Trümmerteilen besteht, kann zu gefährlichen Situationen führen. Kollisionen könnten nicht nur zu weiterem Weltraummüll, sondern auch zu Beeinträchtigungen von Satellitenfunktionen führen.

Die Sphere in Las Vegas steckt voller (deutscher) Technik. Im Inneren des Veranstaltungsortes verfügt die Sphere über den weltweit größten, hochauflösenden LED-Bildschirm, der sich über und um das Publikum herum erstreckt und so eine immersive visuelle Umgebung schafft. Die entsprechenden Inhalte werden mit dem extra dafür entwickelten Big-Sky-Kamerasystem aufgenommen. Ein zentraler Teil davon ist der laut eigenen Angaben größte Kinobildsensor von STMicroelectronics. Der einzigartige 18K-Sensor ist der in der Lage, Bilder in der für das Sphere-Display erforderlichen Größe und Detailtreue zu erfassen. Der Big-Sky-Sensor - jetzt der größte kommerziell genutzte Kinokamerasensor der Welt - arbeitet mit den schärfsten Kinoobjektiven der Welt zusammen, um detaillierte, großformatige Bilder in einer Weise aufzunehmen, die nie zuvor möglich war. „Big Sky stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Filmkamera-Technologie dar, wobei jedes Element einen Sprung in der Design- und Fertigungsinnovation darstellt“, so Deanan DaSilva, leitender Architekt von Big Sky bei Sphere Studios.

Nun zu der Zahl der Woche: Der Chip ist mit 9,92 cm x 8,31 cm (82,4 cm²) doppelt so groß wie ein Foto im Brieftaschenformat, und auf einen 300-mm-Wafer passen nur vier komplette Chips. Daher ist der 316-Megapixel-Sensor von Big Sky fast 7x größer und hat eine 40x höhere Auflösung als die Vollformatsensoren, die in kommerziellen High-End-Kameras eingesetzt werden. Das System ist außerdem in der Lage, Bilder mit 120 Bildern pro Sekunde aufzunehmen und Daten mit 60 Gigabyte pro Sekunde zu übertragen. Beeindruckende Zahlen für einen Sensor!

Weltrekord bei organischen Solarmodulen: Forschende des Helmholtz-Instituts Erlangen-Nürnberg für Erneuerbare Energien (HI ERN), das zum Forschungszentrum Jülich gehört, und der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) haben nun in enger Zusammenarbeit ein organisches Solarmodul konstruiert, das sehr effizient arbeitet. Ihr Modul erreicht einen Rekordwirkungsgrad von 14,46 Prozent, der den bisherigen Weltrekord für organische Photovoltaikmodule (OPV) von 13,1 Prozent übertrifft.

Im Hinblick auf Effizienz sind Tandem-Zellen und Silizium-Module kaum zu toppen, allerdings kommen sie auch mit verschiedenen Nachteilen: Sie sind schwer und starr und nicht ganz einfach zu recyclen. Eine Alternative wären organische Solarmodule, diese haben aber noch einen verhältnismäßig geringen Wirkungsgrad, allerdings sind sie biegsam und zudem transparent, wodurch sie sich in Fenster und Fassaden integrieren, in Innenräumen nutzen oder auf Feldern als Überdachungen einsetzen lassen. Zudem überzeugen sie auch mit einem günstigeren ökologischen Fußabdruck, denn die Herstellungsprozesse sind umweltfreundlicher und das Material besser zu recyclen.

Was ist High-Tech? Laut dem Ökonom (finde den Fehler) Prof. Lars Peter Feld gehört die geplante Fabrik von Intel in Magdeburg nicht dazu. Das sagte er in der Talkshow von Markus Lanz am 5. Dezember 2023, bei der es auch um die gefährdeten Milliarden für industriepolitische Investitionsprojekte in der deutschen Halbleiterindustrie ging. Nun kann man von solchen Formaten halten was man will. Aber so einen Satz zu sagen, das ist schon interessant – um es mal vorsichtig auszudrücken. Hier kommt jetzt nämlich die Zahl dieser Woche ins Spiel, denn die Wafer, aus den denen nach bis zu 1000 Einzelprozessschritte über Monate Chips werden, bestehen aus ultrareinem Silizium. Ultrarein heißt: 1 Fremdpartikel pro 1 Mrd. Atome oder anders ausgedrückt 1 parts per billion (ppb), also ein Milliardstel bzw. 10⁻⁹ eben 0,000 000 001. Eher bekannt ist oft das parts per million (ppm), da das englische Billion im deutschen die Milliarde ist. Das hat schon zu Verwirrungen geführt.

Der Satz veranlasste Frank Bösenberg, Managing Director Silicon Saxony, zu einem wie er sagt Rant, zu deutsch Schimpftirade, auf LinkedIn. Dabei zählt er eben auch auf, dass in so einem Werk zum Beispiel

• Maschinen stehen werden, deren Einzelwert teilweise über 100 Mio EUR beträgt
• in dem die Luft so rein sein wird, dass man nur 1-10 Partikel mit einem Durchmesser 0,1-0,2 µm in 1 m³ Luft finden wird
• das schon wegen der Förderbedingungen (EUChipsAct) das erste seiner Art in Europa sein wird (first-of-a-kind)

Wenn das (und mehr) kein #HighTech sein soll. „WAS BITTE SOLL DENN DANN HIGHTECH SEIN?“ Diesen Worten kann ich mich nur anschließen.

18 MΩ∙cm – dabei handelt es sich um den spezifischen Widerstand von deionisiertem Wasser. Auf den ersten Blick hat diese Zahl scheinbar nicht viel mit Elektronik zu tun, beim zweiten Blick wird aber klar, dass es äußerst wichtig ist für unsere heutige (Mikro-)Elektronik. Deionisiertes Wasser kommt nämlich in großen Mengen in der Halbleiterherstellung zum Einsatz.

Dieses intensiv behandelte Reinstwasser mit sehr geringer elektrischer Leitfähigkeit weist weder die normalerweise im Wasser vorkommenden Salze noch organische Bestandteile auf. Neben der Halbleiterindustrie kommt es auch in der Pharmazie zum Einsatz. Große Halbleiterfertigungen können bis zu mehrere 10 Millionen Liter DI-Wasser am Tag verbrauchen, denn ein Wafer bei Leading-Edge-Technologien erfährt um die 100 Spülschritte über die monatelange Herstellungsphase integrierter Schaltkreise. Die Deionisation geschieht durch Bindung gelöster elektrisch geladener Inhaltsstoffe des Wassers an Kationen- oder Anionenaustauscherharze. Diese Harze befinden sich in Behältern, die das Wasser durchströmt. Viele Halbleiterhersteller haben in ihren Fabs eine eigene Anlage zur Herstellung von DI-Wasser. Achtung: DI-Wasser ist kein destilliertes Wasser.

22,98 – dahinter versteckt sich die Atommasse von Natrium! Gerade im Bereich der (Auto-)Batterien sind diese gerade in aller Munde und wird von vielen als Speichertechnologie von morgen gehandelt. Natrium-Ionen-Batterien stellen eine alternative Energiespeichertechnologie dar, die auf der Verwendung von Natrium-Ionen als Ladungsträger basiert. Natrium kommt im Vergleich zu Lithium weitaus häufiger in der Erdkruste vor und ist zudem leichter zugänglich, was wiederum zu geringeren Materialkosten führt.

Zwar liegt die Energiedichte von Natrium-Ionen-Batterien mit 100-150 Wh/kg etwas unter der heutiger Lithium-Ionen-Batterien, doch bieten Natrium-Ionen-Batterien Vorteile in Bezug auf Sicherheit und Stabilität. Sie neigen weniger zu Überhitzung und haben ein geringeres Risiko für thermisches Durchgehen, was sie potenziell sicherer im Betrieb macht.

Ein weiterer positiver Aspekt von Natrium-Ionen-Batterien ist ihre Fähigkeit, in einem breiteren Temperaturbereich zu funktionieren. Dies macht sie für Anwendungen in extremen klimatischen Bedingungen attraktiv. Die Zyklenfestigkeit, ein Maß für die Lebensdauer der Batterie, ist vergleichbar mit der von Lithium-Ionen-Batterien und kann über 2000 Lade-/Entladezyklen erreichen.

Die Entwicklung von Natrium-Ionen-Batterien befindet sich noch in einem relativ frühen Stadium. Forschung und Entwicklung konzentrieren sich auf die Verbesserung der Energiedichte, die Verringerung der Ladezeiten und die Optimierung der Materialien und Herstellungsprozesse.

Die Zahl der Woche vom 20.11.2023: 92.000

Die letzten Jahre waren nicht einfach für die Messelandschaft: Corona stoppte viele liebgewonnene Termin im Kalender oder sorgte für Verschiebungen aller Art. Davon betroffen war vor allem die SPS, die gleich mehrere Absagen zu verkraften hatte – eine sogar extrem kurzfristig. Mancherorts wurde sogar der Stellenwert von Messen in Frage gestellt: zu teuer, zu wenig Ertrag lautet(e) der Vorwurf.

Umso schöner ist es jetzt zu sehen, dass SPS und productronica insgesamt 92.000 Besucher anlocken konnten (SPS: 50.000, productronica 42.000). Ohne den kurzfristigen bundesweiten Lokführerstreik und den damit einhergehenden erschwerten Anreisebedingungen hätten es vielleicht sogar noch mehr sein können. Entsprechend bzw. trotzdem zufrieden fallen auch die Nachberichte der Veranstalter aus. "Die 32. Ausgabe der SPS – Smart Production Solutions war in diesem Jahr ein voller Erfolg: Nicht nur die Zahlen der Aussteller und Fachbesucher zeigten ein signifikantes Wachstum der Messe in Richtung Vor-Corona-Niveau. Auch mit der Entscheidung, die Ausstellungsfläche um zwei neue Hallen zu erweitern, hat der Veranstalter Mesago Messe Frankfurt den richtigen Nerv getroffen", schreibt zum Beispiel die mesago. Zum Vergleich: zur letzten Vor-Coronaschen SPS 2019 kamen über 63.000, also doch deutlich mehr. Zum "Neustart" 2022 waren es nicht ganz 49.000.

Auch die Messe München scheint zufrieden, steht ihre Pressemitteilung unter der Überschrift "Rückkehr zur alten Stärke". Mit den 42.000 Besuchern lag die Messe für Elektronikfertigung nahezu auf dem Niveau von 2019 (43.697) und deutlich über dem mageren Ergebnis aus dem Jahr 2021 (19.520). Ich bin gespannt wie viele es bei der 2025-Ausgabe sein werden, immerhin feiert die Messe ihren 50. Geburtstag. Entstanden ist sie übrigens als "Ableger" der electronica. Mehr dazu finden Sie hier.

53.600.000 Tonnen – so viel Elektroschrott wurde 2019 laut Statista weltweit produziert. Geht man ein paar Jahre zurück, war die Schrottmenge noch um einiges geringer. So wurden 2010 noch 33,8 Millionen Tonnen Elektroschrott produziert, seither stieg die Menge aber jedoch stetig an. Sieht man sich die Menge an Elektronik an, die uns mittlerweile täglich umgeben, wird dieser Schrotthaufen wohl auch in Zukunft weiter ansteigen.

Traurig dabei ist allerdings, dass nur rund 17 Prozent davon recycelt werden, dabei könnte ein Großteil verarbeitet, aufbereitet oder wiederverwendet werden. Gerade die Rohmaterialien wie Kupfer, Glas, Lithium etc. sind gefragt, allerdings lohnt es sich wirtschaftlich oft nicht.

Bei vielen Verbrauchern sowie auch bei Herstellern hat sich das Bewusstsein für Nachhaltigkeit und Umweltschutz verändert. Verbraucher kaufen etwa vermehrt gebrauchte Handys oder Elektrogeräte, während Unternehmen zunehmend auf eine nachhaltigere Produktion mit recycelten Materialien setzen.

Die Zahl der Woche vom 6.11.2023: 1.200.000

Gut ein Jahr ist es her, dass der Siegeszug von diversen KI-Tools mit ChatGPT seinen Anfang genommen hat. Gefühlt wird auf auf Social Media an jeder Ecke ein "KI"-Tool für jede noch so komplexe Aufgabe feilgeboten. Auch wir haben bereits an der ein oder anderen Stelle – mal mehr, mal weniger ernst – mit der KI herumexperimentiert. Was jedoch nicht vergessen werden darf, ähnlich wie eine einfach Suche bei Google Strom verbraucht und Kohlendioxid verursacht, ist das mit den KI-Antworten nicht anders. Große Cloud-Anbieter wie Microsoft, Google und AWS erhöhen jetzt schon ihre Investitionen in KI, da Chatbots, generative KI und andere Anwendungen immer beliebter werden, was die Nachfrage nach KI-Servern ankurbelt. Auch Elon Musks KI-Firma xAI hat mit Grok ein solches Tool vorgestellt.

Vor diesem Hintergrund schätzt TrendForce, dass die Auslieferungen von KI-Servern bis 2023 auf über 1,2 Millionen Einheiten ansteigen werden. Das entspricht einem Anstieg von 37,7 % im Jahresvergleich – und macht fast 9 % der gesamten Serverauslieferungen aus. Es wird erwartet, dass diese Zahl bis 2024 um 38 % steigt, wobei der Anteil der KI bei 12 % liegen wird. Neben den GPU-Lösungen von NVIDIA und AMD entwickeln große CSPs zunehmend eigene ASIC-Chips. Google beispielsweise hat die Einführung seiner kundenspezifischen TPUs in KI-Servern mit einer jährlichen Wachstumsrate von über 70 % beschleunigt. AWS beabsichtigt, bis 2024 mehr seiner kundenspezifischen ASICs einzuführen, und es wird erwartet, dass sich das Liefervolumen verdoppelt.

Übrigens: Laut Golem.de plant Microsoft Rechenzentren mit eigenen Atomreaktoren. Das kann man sich nicht ausdenken.

Die Zahl der Woche vom 30.10.2023: 18.000.000

Sie sind klein und oft unsichtbar eingebaut, helfen aber an vielen Stellen im Alltag. Die Rede ist von RFID-Etiketten. RFID steht für "Radio Frequency Identification". Dabei handelt es sich um eine Technologie, die Radiowellen nutzt, um Daten von einem Etikett (Tag) zu einem Lesegerät zu übertragen. Diese Etiketten können an verschiedenen Gegenständen angebracht werden und dienen zu deren Identifizierung und Verfolgung. RFID wird in vielen Branchen eingesetzt, unter anderem im Einzelhandel, in der Logistik und im Gesundheitswesen. Sie bietet eine effizientere und häufig automatisierte Alternative zum Scannen von Barcodes.

Laut IDTechEx werden im Jahr 2019 18 Millionen Stück produziert - Tendenz steigend. IDTechEx schätzt, dass es 2025 bereits 55 Millionen Stück sein werden. Das Problem: Die Geräte basieren auf einem Schaltkreis mit einem Mikrochip und einer Antenne, die in der Regel in einen Aufkleber eingebettet sind, der auf das Papieretikett geklebt wird. Aufgrund der Mischung aus Papier, Metall und Silizium sind sie nicht recycelbar und landen in der Regel auf der Mülldeponie.

Um dem entgegenzuwirken, hat das Start-up Pulpatronics eine chiplose, papierbasierte Version eines RFID-Tags entwickelt. Das Start-up schätzt, dass seine Etiketten den Kohlendioxidausstoß im Vergleich zu herkömmlichen RFID-Etiketten um 70 Prozent reduzieren und gleichzeitig die damit verbundenen Kosten für Unternehmen halbieren. Die ganze Geschichte finden Sie hier.

Man kann sich das Gehirn ein bisschen wie einen Supercomputer vorstellen, der mit einer extrem hohen Anzahl an Prozessoren  ausgestattet ist – rund 86 Milliarden Neuronen. Diese Neuronen sind die Grundbausteine des Gehirns und kommunizieren über etwa 100 Billionen Synapsen miteinander.

Die Datenübertragung erfolgt durch komplexe elektrische und chemische Prozesse. Wenn ein Neuron aktiviert wird, sendet es elektrische Signale entlang seiner Axone, und an den Synapsen werden chemische Botenstoffe freigesetzt, um die Signale auf das nächste Neuron zu übertragen. Das Gehirn arbeitet parallel, ähnlich wie moderne Supercomputer mit vielen Kernen. Es kann Hunderte von Billionen Operationen pro Sekunde durchführen, wobei die Geschwindigkeit der Signalübertragung bis zu 120 Metern pro Sekunde betragen kann.

Die Informationsverarbeitung im Gehirn ist nicht nur auf Rechenleistung beschränkt. Es kann Muster erkennen, kontextuelle Zusammenhänge verstehen, Emotionen verarbeiten und Erinnerungen speichern. Dieser multifunktionale Ansatz spiegelt sich in der beeindruckenden Vielseitigkeit des menschlichen Geistes wider.

Interessanterweise verbraucht dieses biologische Supercomputing-Wunder nur etwa 20 Watt Energie. Trotz dieser vergleichsweise niedrigen Leistungsaufnahme ist das Gehirn äußerst effizient und in der Lage, eine erstaunliche Vielfalt an Aufgaben zu bewältigen. Im Vergleich: Heutige Grafikprozessoren, die oftmals im Zusammenhang verwendet werden, brauchen oftmals 200 bis 300 Watt.

Mit künstlicher Intelligenz versucht man heute das Gehirn nachzubauen, allerdings stellt die Leistung der Prozessoren oftmals noch ein Problem dar. Diesem Problem hat sich ein Team von der TU Berlin und des MIT gewidmet und ein VCSEL-Lasersystem für neuromorphes Rechnen entwickelt. Der Chip ist 100-mal energieeffizienter und 20-mal mehr Rechenpower pro Fläche besitzen.

Die Zahlen der Woche vom 16.10.2023: 7865 und 41

Nokia hat Anfang Oktober bekannt gegeben, dass es zwei neue Weltrekorde in der optischen Unterwasserübertragung aufgestellt hat, die laut Unternehmen „die nächste Generation der optischen Netzwerkausrüstung prägen werden.“

Der erste ist ein neuer optischen Geschwindigkeitsrekord für transozeanische Entfernungen: Forschern der Nokia Bell Labs ist es im optischen Testzentrum in Paris-Saclay, Frankreich, gelungen, mit einer einzigen Lichtwellenlänge eine Datenrate von 800 Gbit/s über eine Entfernung von 7865 km zu demonstrieren. Diese Entfernung ist doppelt so groß wie die, die derzeit mit Geräten bei gleicher Kapazität übertragen werden kann.

Der zweite Rekord wurde von Nokia Bell Labs und der Nokia-Tochter Alcatel Submarine Networks (ASN) aufgestellt, die mit einem ungetakteten C-Band-Übertragungssystem einen Nettodurchsatz von 41 Tbit/s über 291 km erreichten. Ungetaktete C-Band-Systeme werden üblicherweise eingesetzt, um Inseln und Offshore-Plattformen untereinander und mit dem Festland zu verbinden. Der bisherige Rekord für diese Art von Systemen lag bei 35 Tbit/s über die gleiche Entfernung.

Höherer Baudrate als Schlüssel

Nokia Bell Labs und Alcatel Submarine Networks haben beide Weltrekorde durch eine Technologie mit höherer Baudrate erzielt – ohne Details zu nennen.  Ihre wissenschaftlichen Erkenntnisse hinter den beiden Rekorden haben Nokia und ASN am 4. und 5. Oktober auf der European Conference on Optical Communications (ECOC) in Glasgow präsentiert. Sylvain Almonacil, Forschungsingenieur bei Nokia Bell Labs, kommentierte: „Mit diesen höheren Baudraten können wir die meisten Kontinente der Welt direkt mit einer Kapazität von 800 Gbit/s über eine einzige Wellenlänge verbinden. Bisher waren solche Entfernungen für diese Kapazität undenkbar.“

Die Baudrate gibt an, wie oft pro Sekunde ein optischer Laser ein- und ausgeschaltet wird, also "blinkt". Höhere Baudraten bedeuten einen höheren Datendurchsatz und werden es zukünftigen optischen Systemen ermöglichen, die gleiche Kapazität pro Wellenlänge über viel größere Entfernungen zu übertragen. Bei transozeanischen Systemen werden diese höheren Baudraten die Entfernung verdoppeln, über die die gleiche Kapazität übertragen werden kann.

Die Zahl der Woche vom 09.10.2023: 0,000000000000000001

Vergangene Woche wurden wie jedes Jahr die Preisträger des Nobelpreises bekanntgegeben. Sowohl der Nobelpreis für Chemie als auch der für Physik haben mit der Elektronik zu tun. In der Chemie wurde die Forschung rund um Quantum Dots ausgezeichnet, die unter anderem verbesserte LEDs ermöglichen. Der Nobelpreis für Physik dagegen ging nach Deutschland an Ferenc Krausz, den Direktor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik und Professor an der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) und seine Forschung rund um die Attosekunde.

Von seiner Forschung profitiert auch die Elektronik. Mit den extrem kurzen Laserblitzen haben die Forscher um Ferenc Krausz viele neue Einblicke in das Verhalten von Elektronen gewonnen. So beobachteten sie Elektronen beim quantenmechanischen Prozess des Tunnelns. Dabei durchdringen die Ladungsträger eine Energiebarriere, die sie nach den Gesetzen der klassischen Physik nicht überwinden könnten. Der quantenmechanische Tunneleffekt wird zum Beispiel in Rastertunnelmikroskopen und in Flash-Speichern genutzt, die zum Beispiel in USB-Sticks Daten speichern. Ein besseres Verständnis des Tunneleffekts kann helfen, seine technische Anwendung zu verbessern.

Inzwischen verfolgen Physiker die Bewegung der Elektronen auch in Metallen. Sie haben zum Beispiel beobachtet, wie schnell die Elektronen einzelne Atomlagen durchqueren. Solche Erkenntnisse helfen, schnellere elektronische Schaltelemente zu entwickeln. Eine ausführliche Erklärung zur Attosekunden-Forschung und der Elektronik haben wir hier zusammengefasst.

Die Zahl der Woche vom 02.10.2023: 260.000

260.000 – soviele Roboter sind mittlerweile nur in der deutschen Industrie im Einsatz, was einem Plus von 5 % gegenüber dem Vorjahr entspricht. Diese Zahlen gab die International Federation of Robotics jetzt bekannt. Es gibt noch weitere gute News für Deutschland: Deutschland hat in Europa den größten operativen Bestand an Industrierobotern und konnte zudem die Produktion von Industrierobotern um 20 % auf über 36.000 steigern. Außerdem positiv ist die gute Entwicklung von Low-Cost-Robotern in Deutschland.

Zur Roboter-Weltmacht stieg endgültig China auf. Laut IFR wächst der Robotermarkt in China "dramatisch": Hatten die Neuinstallationen im Reich der Mitte 2012 noch einen Anteil am Weltmarkt von 14 %, so hat dieser Wert 2022 nun 52 % erreicht. Das heißt: Jeder zweite neue Industrieroboter wurde in China in Betrieb genommen.

Insgesamt fällt auf, dass Industrieroboter gerade dort boomen, wo Arbeitskräfte fehlen. Starke Zuwächse sieht die IFR im Bereich der professionellen Servicerobotik: Besonder deutlich wird das im Bereich der Hotellerie und Gastronomie, wo die Zahl der eingesetzten Systeme 2022 und satte 125 % zugelegt hat auf 24.500 Systeme. Der Bereich Transport und Logistik folgt mit 44 % Zuwachs auf 86.000 Systeme und Landwirtschaft mit 18 % Plus auf 8.000 Roboter.

Die Details zum Jahresbericht gibt es hier.

Die Zahlen der Woche vom 25.09.2023: 0,2 g

Nahezu jeder nutzt Sie und ohne kommt man fast nicht mehr aus: die Suchanfrage bei einer Suchmaschine. Die Auswirkungen auf die Umwelt sieht man aber nicht direkt, aber jedes Mal, wenn die Entertaste gedrückt wird, entsteht CO₂. Nach Angaben von Google aus dem Jahr 2019 ein CO₂-Fußabdruck von 0,2 g pro Suchanfrage.

Google versucht mit verschiedenen Mitteln den CO₂-Ausstoß zu verringern und konnte die Menge von rund 13,6 Millionen Tonnen (2018) auf 10,3 Millionen Tonnen (2023) verringern. Der Techkonzern setzt dazu auf drei Prinzipien:

• Carbon Reduction: Reduzierung der Emissionen in Geschäftstätigkeit und Wertschöpfungskette
• Carbon-free Energy: Förderung von kohlenstofffreier Energie
• Carbon Removals: Reduzierung der Restemissionen durch Kohlenstoffabbau

In Anbetracht aktueller und künftiger Entwicklungen hinsichtlich KI und steigender Zahl an Suchanfragen, sind diese Maßnahmen auch notwendig, um den CO₂-Ausstoß unter Kontrolle zu halten.

Die Zahlen der Woche vom 18.09.2023: 0,956 und 2.573

Auf der Suche nach der Zahl der Woche sind uns gleich zwei Kandidaten ins Auge gefallen, die beide einen Rekord aufgestellt haben. Da wir uns nicht entscheiden konnte, haben wir einfach beide aufgenommen. Den Anfang macht die 2573, wobei es in diesem Fall um gefahren Kilometer mit einem E-Auto geht. Das klingt erstmal nicht so spannend, allerdings ist dies der TU München mit nur einer Akkuladung gelungen! Mit ihrem modifizierten Elektroauto „muc022“ stellte das TUfast Eco Team damit einen Guinness-Weltrekord auf. Durch eine verbesserte Aerodynamik, Leichtbau und einen größeren Akku von 15,5 Kilowattstunden erreichten sie diese Reichweite.Wie lange der Versuch dauerte und wie sich das Team vor schlechtem Wetter schützte.

Einen weiteren Rekord stellten Studierende der ETH Zürich und der Hochschule Luzern auf. Ihr selbstgebauter Elektrorennwagen Mythen beschleunigte in nur 0,956 Sekunden und 12,3 Metern von 0 auf 100 km/h. Dabei mussten sie unter anderem Probleme mit der Aerodynamik lösen. Wie ihnen das gelang und wie schwer das Auto am Ende noch war, lesen Sie im ausführlichen Beitrag.

Die Zahl der Woche vom 11.09.2023: 205

Gleich mehrere Zahlen spielen diese Woche eine Rolle, allerdings gebührt dem Cyber 205 das Rampenlicht. So hieß hieß der erste Supercomputer, den die damalige Universität Karlsruhe (heute KIT) 1983 anschaffte. Er hatte eine Rechenleistung von bis zu 800 MegaFLOPS. Zum Vergleich: Die Leistung eines heutigen Durchschnitts-PCs bemisst sich bereits in GigaFLOPS, also tausendmal mehr. Der aktuelle „Hochleistungsrechner Karlsruhe“ (HoreKa) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) bringt es sogar auf 17 PetaFLOPS, was der Leistung von mehr als 150 000 Laptops oder rund 21 Millionen Anlagen vom Typ Cyber 205 entspricht. Bei seiner Inbetriebnahme Mitte 2021 gehörte HoreKa – der aktuelle Supercomputer des KIT – zu den 15 leistungsfähigsten Rechnern Europas und landete auf Platz 52 der Liste der 500 schnellsten Rechner der Welt (Top 500). Platz 1 der Top 500 ist der Frontier am Oak Ridge National Laboratory. Er bringt es in der Spitze (R_peak) auf 1679,82 PFlop/s.

Am Donnerstag, 14. September 2023, feiert das KIT 40 Jahre Hochleistungsrechnen in Karlsruhe.

Ein Flop in Bezug auf die Leistung eines Computers bezieht sich auf die Anzahl der Floating-Point-Operationen pro Sekunde (FLOPS), die ein Computer ausführen kann. Rechenoperation, mit Gleitkommazahlen werden benötigt, um mit gebrochenen Zahlen oder Zahlen in größeren Zahlenräumen rechnen zu können. FLOPS ist eine Maßeinheit, die verwendet wird, um die Leistungsfähigkeit eines Computers zu messen, insbesondere in Bereichen, die Floating-Point-Berechnungen erfordern, wie z.B. wissenschaftliche Berechnungen. Je höher die Anzahl der FLOPS, desto schneller und leistungsfähiger ist der Computer.

Die Zahl der Woche vom 04.09.2023: 3,14159265358979323846...

Die Kreiszahl Pi ist eine faszinierende mathematische Konstante die in vielen Anwendungen eine Rolle spielt. Ihr Wert wurde im Laufe von Jahrhunderten immer genauer berechnet. Heute wird er oft auf 3,14159 gerundet und ist in Mathematik, Naturwissenschaften und Technik weit verbreitet. Ein Ende ist jedoch noch nicht in Sicht und sie bleibt ein grundlegendes Element unseres Verständnisses der Welt um uns herum. Pi ist nicht nur in der Wissenschaft von Bedeutung, sondern zeigt auch, wie Mathematik und Alltag miteinander verflochten sind.

Die Geschichte von Pi reicht weit zurück. Bereits in der Antike befassten sich griechische Mathematiker wie Archimedes mit der näherungsweisen Bestimmung des Wertes von Pi. Im Laufe der Jahrhunderte wurden immer präzisere Annäherungswerte gefunden und im 19. Jahrhundert wurde Pi sogar auf Millionen von Dezimalstellen berechnet.

Die Begeisterung für die Kreiszahl Pi ist weit verbreitet und reicht über alle Altersgruppen und Bildungsstufen hinweg. Schon in der Grundschule lernen Schülerinnen und Schüler die Bedeutung von Pi und wie man es in einfachen Berechnungen anwendet. Fakt am Rande: Jedes Jahr am 14.3. wird der Pi-Day gefeiert. Das Datum wurde gewählt, weil in den USA das Datum 3/14 geschrieben wird und die ersten drei Ziffern von π ebenso 3,14 sind.

Die Zahl der Woche vom 28.08.2023: 37.600

Im Jahr 2022 befanden sich an den Hochschulen in Deutschland 205.300 Personen in einem laufenden Promotionsverfahren - rund 2 % mehr als im Vorjahr. Davon waren 37.600 (18 %) Studierende auf dem Weg zum Dr.-Ing. Damit lagen die Ingenieurwissenschaften mit auf Rang 3 nach Humanmedizin/Gesundheitswissenschaften (26 %) und Mathematik/Naturwissenschaften (23 %), so das Statistische Bundesamt Destatis. Mit vier von fünf Promovierenden (78 %) lag der Männeranteil in der Fächergruppe Ingenieurwissenschaften am höchsten und deutlich über dem Durchschnitt aller Fächer (52 %). Das Durchschnittsalter der Promovierenden betrug 30,3 Jahre, bei männlichen Promovierenden lag es mit 30,7 Jahren fast ein Jahr höher als das von weiblichen Promovierenden mit 29,9 Jahren. Mit jeweils 4 % der Promovierenden in Deutschland führten vier Hochschulen 2022 die Liste mit den meisten laufenden Promotionsvorhaben an: die Ludwig-Maximilians-Universität München und die Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg (mit jeweils 8.900 Personen), die Technische Universität München (8.500) und die RTHW Aachen (7.300).

Die Zahl der Woche vom 21.08.2023: 4·10⁹ A/cm²

Das ist die theoretisch mögliche Stromdichte, die Carbon Nanotubes (CNTs) transportieren können. Sie liegt drei Größenordnungen über der von Kupfer. Für Kupfer liegt aufgrund von Elektromigration eine Grenze bei etwa 10⁶ A/cm². Bei der Elektromigration verursacht der Stromfluss ein „Mitreißen“ von Kupferatomen, die dann irgendwo im Leiter wieder abgelagert werden. So können Löcher und Kurzschlüsse entstehen. Aber CNNTs haben noch andere Vorteile: Sie haben eine sehr hohe Zugfestigkeit, eine hohe thermische Leitfähigkeit und einen kleinen Temperaturkoeffizienten.

Ein zukünftiger Markt für CNTs könnte in der Energiespeicherung liegen. Sie dienen als leitfähiges Additiv für beide Batterieelektroden. Schon ein geringer CNT-Anteil kann die Energiedichte deutlich steigern. Natürlich sorgen sie für eine bessere Leitfähigkeit, aber auch ihre mechanischen Eigenschaften sind wichtig. Sie ermöglichen eine bessere Verankerung, sodass sich dickere Elektroden realisieren lassen. Auch steigt der Temperaturbereich für den Energiespeicher. Dies alles erhöht die Lebensdauer der Batterie deutlich.

Die Zahl der Woche vom 14.08.2023: 120 MJ/kg

So hoch kann die Energiedichte von Wasserstoff sein. Er hat damit die höchste Energiedichte aller Kraftstoffe. Gleichzeitig hat Wasserstoff eine sehr niedrige Dichte von nur 0,08375 kg/Nm³ bei normalen Temperatur- und Druckbedingungen (NTP, 20 °C, 1,01325 bar = 1 atm). Als das leichteste bekannte Gas nimmt ein Kilogramm Wasserstoff ein wesentlich größeres Volumen ein als jedes andere Gas, was zu einer äußerst niedrigen volumetrischen Energiedichte von etwa 0,01 MJ/L bei NTP führt.

Eine der größten Herausforderungen bei Wasserstoff ist, trotz seiner attraktiven Energieeigenschaften, die schwierige Lagerung und der Transport. Wegen der geringen Dichte von Wasserstoff müssen große Mengen des Gases auf hohe Drücke komprimiert oder bei kryogenen Temperaturen verflüssigt werden, um ausreichende Mengen zu speichern. Der Großteil des heute gespeicherten und transportierten Wasserstoffs wird unter Druck oder in verflüssigter Form gelagert. Die dafür notwendigen Drücke liegen bei 100 bis 700 bar, die Temperaturen entsprechen dem Siedepunkt des Gase bei -253 °C.

Die Zahl der Woche vom 07.08.2023: 29.562.346.600

29.562.346.600 Euro: So hoch etwa sind die Investitionen im Halbleiterbereich 2023, über die wir auf all-electronics berichtet haben. Diese Zahl umfasst Investitionen in den Bau von neuen Fertigungsanlagen und die Erweiterung von bereits bestehenden Produktionsanlagen. Hinzu kommen noch Kooperationen verschiedener Unternehmen, oftmals aus dem Automotive-Bereich, mit Halbleiterherstellern. Hierzu zählen etwa:

• Bosch investiert in Testzentrum in Malysia
• Analog Devices baut Fab in Oregon aus
• Vitesco sichert sich SiC-Kapazitäten von Rohm
• Infineon erweitert Produktion in Malaysia

Die Summe spiegelt nicht die genaue Menge aller globalen Halbleiterinvestionen wieder, aber sie ist ein guter Indikator für die Größen, in denen Halbleiterunternehmen planen und wie umtriebig die Branche derzeit ist. In den letzten beiden Jahren stieg die Nachfrage nach Wide-Bandgap-Halbleitern, insbesondere SiC, enorm an. Vor allem Tier1-Zulieferer und OEMs sind auf Halbleiter-Bauteile angewiesen und versuchen sich (SiC-)Kapazitäten zu sichern. Die Halbleiterhersteller wiederrum reagieren aufgrund der Kooperationen damit, ihre Kapazitäten weiter auszubauen. Zusätzlich profitieren Halbleiterhersteller gerade auch noch von der Energiewende, wo ebenfalls Halbleiter gebraucht werden.

Die Zahl der Woche vom 31.7.2023: 75.000.000

75 Millionen Tonnen. Diese Menge wird für die jährliche Produktion von Elektroschrott bis zum Jahr 2031 prognostiziert. Zu den weggeworfenen Gegenständen gehören Einweg-Vapes, Handys, Laptops, MP3-Player, Stecker und Batterien. Fakt am Rande: Das wachsende Phänomen der Einwegdampfer bedeutet, dass allein in Großbritannien 1,3 Millionen dieser Geräte weggeworfen werden – jede Woche!

Um auf diese problematische Entwicklung hinzuweisen – und natürlich für das eigene Marketing – hat das Formel-E-Team Envision Racing Ende Juli, am Vorabend des E-Prix-Rennens im ExCeL in London, sein fahrtüchtiges Formel-E-Gen3-Auto "Recover-E" vorgestellt. Das besondere dabei: es besteht nahezu vollständig aus Elektroschrott.

Zu diesem Zweck hat sich das Team mit dem britischen Künstler und Designer Liam Hopkins zusammengetan, um ein Auto zu entwerfen und zu bauen, das ausschließlich aus elektronischen Produkten besteht, die vom britischen Technologieunternehmen Music Magpie und von Schulkindern gespendet wurden. Mit dieser Kampagne möchte das Team das Bewusstsein für die Auswirkungen von Elektroschrott auf den Menschen und für die Notwendigkeit der Wiederverwendung und des Recyclings alter Elektrogeräte schärfen.