Chip-Snacks

Du bist ein Mensch und hast ein Gehirn - ein Mikrochip ist so etwas wie das Gehirn von elektronischen Geräten. Aber hier bestimmen wir Menschen, was dieser Chip können muss. Er besteht aus winzigen elektrischen Schaltkreisen, die aus Transistoren aufgebaut sind. Mithilfe dieser Schaltkreise kann der Chip Informationen verarbeiten, Daten speichern und Befehle auszuführen.

Mikrochips stecken in fast allem, was du täglich benutzt – in Smartphones, Computern, Autos und sogar in Haushaltsgeräten. Sie sorgen dafür, dass all diese Geräte schnell, schlau und effizient arbeiten. Ohne Mikrochips gäbe es viele der modernen Technologien nicht, die wir selbstverständlich nutzen.

Chipdesign ist cool, weil du damit die Technologie entwickeln kannst, die unsere Welt antreibt!

Denk an dein Smartphone, deine Spielkonsole oder die Computer in Autos – all das funktioniert dank winziger Mikrochips. Als Chipdesigner kannst du sehr kreativ sein. Du arbeitest mit modernster Technologie und kannst viele wichtige Probleme lösen. Du kannst Geräte schneller, schlauer und auch energiesparender machen.

Oder du hilfst damit ganz konkret Menschen. Wir haben hier an der Uni beispielsweise einen Chip designt, mit dem Menschen mit Hörschäden wieder hören können. Oder auch einen Chip für das autonome Fahren.

Mit Chipdesign gestaltest du die Zukunft mit!

Wer etwas designet, ist kreativ und mutig und konstruiert Lösungen für eine Aufgabe - oder schafft ein Kunstwerk oder Mode. Designer sind also Künstlerinnen und Künstler, Architektinnen und Architekten – und eben auch Ingenieurinnen und Ingenieure. Denn auch Mikrochips müssen designt werden - denn ihre Struktur muss bis ins Kleinste ganz genau festgelegt werden.

Hast du schon mal gepuzzelt? Dann kannst du dir das Chipdesign vorstellen wie das Bauen eines extrem komplexen Puzzles, aber auf mikroskopisch kleinster Ebene. Zuerst plant man das Design. Das bestimmt, welche Funktionen der Chip haben soll, wie zum Beispiel Rechnen oder Speichern von Daten. Mit spezieller Software werden diese Funktionen in winzigen sogenannten Schaltkreisen entworfen. Dazu braucht man Transistoren, also eine Art elektrischer Schalter, die zwischen Ein und Aus, 0 oder 1 wechseln. Aus unzähligen, bis zu Milliarden von diesen Transistoren werden dann Schaltkreise aufgebaut.

Und am Ende findest du dann diesen Chip in deinem Fitnesstracker oder deinem Smartphone. Oder er hilft hörgeschädigten Menschen wie hier in diesem winzigen Hörgerät.

Das englische Wort „Wafer“ bedeutet in der Übersetzung Waffel oder dünner Keks. In der Mikroelektronik dagegen ist ein Wafer eine superdünne, kreisrunde Scheibe aus Silizium. Sie dient als Grundlage für das Herstellen von Mikrochips. Silizium kennst du, in Form von Siliziumdioxid ist es in jedem Sandkasten oder Sandstrand zu finden. Der Sand wird gereinigt und in einem komplizierten Verfahren in diese superdünnen Scheiben geschnitten. Darauf werden dann die winzigen Schaltkreise eines Chips „gedruckt“ oder geätzt. Eine Waferscheibe kann Hunderte bis Tausende von Chips enthalten. Sie wird dann in kleinere Stücke geschnitten und diese einzelnen Chips werden in Geräten verbaut. Wie beispielsweise in diesem innovativen Hörgerät, das wir hier an der Uni Hannover entwickelt haben.

Übrigens: Wafer brechen immer an geraden Kanten und reinbeißen sollte man definitiv nicht! Dann lieber doch echte Kartoffel-Chips genießen...

Du hast vielleicht schon mal etwas programmiert. Dazu benutzt du bestimmte Befehle, die du in Software schreibst. Sie werden dann nacheinander ausgeführt. Für manche Anwendungen wie die Bildverarbeitung beim autonomen Fahren ist das aber viel zu langsam.

Stell dir vor, deine Software würde jedes Pixel der Straße nacheinander auswerten. Damit dauert es viel zu lange, den Fußgänger auf der Straße rechtzeitig zu erkennen. Deshalb bauen wir Hardware in spezialisierte Mikrochips, um maximal schnell die Bilddaten zu verarbeiten. In Hardware können wir alle Pixel gleichzeitig auswerten und damit im Notfall das Auto rechtzeitig abbremsen.

Software kann alle möglichen Programme ausführen - vom Surfen im Internet bis zu deinen Computerspielen. Bei INVENT a CHIP haben Schülerinnen und Schüler einen KI-Beschleuniger in Hardware gebaut. Der kann nur Sprache erkennen - das aber superschnell und sehr energiesparend.

Das ist dann der Vorteil gegenüber der Software: Hardware ist weniger flexibel, aber sie ist durch diese parallele Verarbeitung von Daten eben sehr schnell - und diese Mikrochips dafür weniger Energie.