Materialien in Rechnern und digitalen Computern

• Published in: Chemie in unserer Zeit 2020-08, Vol.54 (4), p.220-233
• Main Authors: Wöhrle, D., Wöhrle, Hendrik
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: Computer; DNA‐Computer; Mikroprozessoren; Quantencomputer; Rechner
• ISSN: 0009-2851; 1521-3781
• DOI: 10.1002/ciuz.201900004

Zusammenfassung Für die Funktion von Rechnern ist die Auswahl, Optimierung und Zusammenstellung von Materialien entscheidend, was in diesem Artikel besonders berücksichtigt wird. Zunächst wird beginnend mit dem Abakus im Altertum über die Frühe Neuzeit mit dem Rechenschieber und dann analogen mechanischen Rechenmaschinen der Weg bis in die heutige Zeit aufgezeigt. Heute sind digitale Rechner basierend auf der Si‐Halbleitertechnologie mit dem Bit als kleinste Maßeinheit für den Informationsgehalt bestimmend. Ein Schwerpunkt stellt hier der Aufbau und die Funktion der Hardware‐Komponenten des Personal Computers dar. Entscheidend für dessen Funktion sind Mikroprozessoren basierend auf Feldeffekttransistoren aus Silizium in integrierten Schaltungen. Daher werden die Einzelschritte zur Herstellung dieser Transistoren verfolgt. Den Abschluss bildet ein Blick in die Zukunft mit DNA als Speicher von Informationen und Quantencomputer als schnelle Rechner. Summary For the function of computers, the selection, optimization and composition of materials is crucial, which is particularly taken into account in this article. Starting with the abacus in Ancient history over the Early modern period with the slide rule and then analogous mechanical calculating machines, the way is shown up to the present time. Today, digital computers based on the Si semiconductor technology with the bit as basic unit of information are determining. One focus is the structure and function of the hardware components of today's personal computer. Crucial for its function are microprocessors based on silicon field effect transistors in integrated circuits. Therefore, the individual steps for the production of these transistors are monitored in the nm range. At the end the future perspectives with DNA as memory for information and quantum computers are given. Die elektronische Informationstechnologie hat unser Leben in den letzten Jahrzehnten stark verändert. Diese Entwicklung ist keineswegs abgeschlossen, sondern wird sich wohl weiter verstärken, und die gesamte Gesellschaft wird eine „digitale Transformation“ (Digitale Revolution) durchmachen. Wir wollen diesen Prozess unter dem Aspekt der verwendeten Materialien verfolgen.