„Was wir nicht wussten (als wir den integrierten Schaltkreis entwickelten), war, dass er die Kosten für elektronische Funktionen um einen Faktor von eins zu einer Million reduzieren würde.“ – Jack Kilby
Als Jack Kilby 1958 bei Texas Instruments den ersten integrierten Schaltkreis (IC) erfand, konnte er nicht ahnen, dass dieser eines Tages sicherere Autos, intelligente Wasserzähler, Ultraschallgeräte, die in die Hosentasche passen, und so viele weitere wichtige Anwendungen ermöglichen würde, auf die wir uns heute verlassen.
Das liegt daran, dass er die schrittweisen Innovationen in der Halbleitertechnologie, die in den nächsten Jahrzehnten stattfanden, nicht vorhersehen konnte. Sie senkten die Kosten der Elektronik während sie gleichzeitig die Größe reduzierten sowie Zuverlässigkeit und Effizienz verbesserten – was letztendlich dazu beitrug, die Welt zu einem besseren Ort zu machen.
Bei TI ist es unsere Leidenschaft, eine bessere Welt zu schaffen, indem wir elektronische Geräte durch Halbleiter erschwinglicher machen. Wir bezeichnen das als technischen Fortschritt, und die Erfindung des ICs von Jack – sowie alle nachfolgenden Innovationen – haben innerhalb des Unternehmens dazu beigetragen, Fortschritte über Jahrzehnte zu ermöglichen.
Anlässlich des 62. Jahrestages von Jack und der Chip, der die Welt veränderte, möchten wir uns auf drei unserer jüngsten Innovationen konzentrieren, die die medizinische Diagnostik, die Sicherheit von Fahrzeugen und die Erkennung von Wasserlecks verbessert haben.
Tragbares Ultraschallgerät bietet besseren Zugang zu Gesundheitsversorgung
Wenn unser Forschungs- und Entwicklungsteam von TI Indien Innovationen entwickelt, um die Größe und die Anzahl der in einem Ultraschallsystem benötigten ICs zu reduzieren, können unsere Kunden erschwingliche Ultraschallgeräte herstellen, die tragbar und vernetzt sind – dadurch erhalten Menschen auf der ganzen Welt Zugang zu einer qualitativ hochwertigen Gesundheitsversorgung.
Intelligente Sonden, die erschwinglich und handlich genug sind, um in entlegene Gebiete mitgenommen und von Ersthelfer:innen vor Ort oder in Krankenwagen getragen zu werden, können scharfe Echtzeitbilder der inneren Organe erzeugen und diese auf einem Smartphone anzeigen. Das offenbart häufig Details, die für eine sofortige Behandlung entscheidend sind.
Millimeterwellen-Sensorik verbessert die Sicherheit im Automobilbereich
Als TI die bahnbrechende mmWave-Radartechnologie für die Sensorik entwickelte, konnten unsere Kunden aus der Automobilindustrie diese erstmals in preiswertere Automodelle integrieren, und schufen so sicherere Autos, die in größerem Umfang verfügbar sind.
Die Millimeterwellen-Technologie (mmWave) von TI gehört zu den ersten bahnbrechenden Innovationen, die in unserem F&E-Zentrum „Kilby Labs“ entwickelt wurden. Es handelt sich um den weltweit präzisesten mmWave-Single-Chip, komplementären Metall-Oxid-Halbleiter (CMOS) Sensor, der eine dreimal genauere Abtastung und den kleinsten Platzbedarf bei einem Bruchteil des Strombedarfs von anderen Sensortechnologien am Markt bietet.
Die Einführung unserer mmWave-Radar-Sensoren Ende 2018 kennzeichnete den Beginn einer rasanten Entwicklung von Radarsystemen in Autos. Diese ermöglichte es, dass die Systeme kleiner und leistungsfähiger wurden, und eröffnete Möglichkeiten für neue Anwendungsfälle von Radar im Automobil jenseits von fortschrittlichen Fahrerassistenzsystemen (ADAS). Die Technologie verbesserte die Genauigkeit der Radarerfassung bei großer, kurzer und mittlerer Reichweite erheblich.
Auch außerhalb von ADAS nutzen Automobilingenieur:innen die mmWave-Sensoren von TI für den Automobilbereich zur Erkennung von Freiräumen rund um das Fahrzeug, Hindernissen in der Nähe von Türen und vom Kofferraum, intelligentem automatischen Einparken, Einbruchalarm und Belegungserkennung im Innenraum, um einen Alarm auszulösen, wenn ein Kind versehentlich unbeaufsichtigt im Auto zurückgelassen wird. Diese Fähigkeiten machen die Fahrzeuge letztlich in vielerlei Hinsicht sicherer, und da diese Technologie immer erschwinglicher wird, werden sich diese Funktionen auch zunehmend in Automodellen der unteren Preisklassen durchsetzen.
Ultraschallsensoren erkennen Wasserlecks und sorgen für bessere Wassereinsparung
Wenn TI erschwingliche Sensortechnologien entwickelt, die in der Lage sind, selbst kleinste Wasser- oder Gaslecks aufzuspüren, können unsere Kunden High-Tech-Wasser- oder Gaszähler installieren. So können Reparaturen schnell nach der Entdeckung und vor einer Ausweitung des Problems, durchgeführt werden, was zu einer geringeren Verschwendung dieser natürlichen Ressourcen führt.
Laut Weltbank gehen jährlich ca. 33 Billionen Liter Wasser weltweit durch Lecks und Risse in Wasserleitungen verloren. Und oft werden diese Lecks und Risse erst Tage nach ihrem Auftreten entdeckt, weil herkömmliche Wasserzähler und ihre elektromechanischen Systeme mit einer sich drehenden Spindel oder einem Getriebe einfach nur den Wasserdurchfluss messen. Aber – wie bei Thermostaten, Motoren und vielen anderen alltäglichen Geräten und Industrieprodukten – werden die elektromechanischen Systeme in Durchflussmessern schnell von elektronischen Systemen ersetzt.
Innovationen in der Ultraschalltechnologie verändern viele Branchen, darunter die Robotik, die Hausautomatisierung und die Wassereinsparung rund um den Globus. Unser fortschrittlicher Ultraschall-Mikrocontroller (MCU) stellt eine intelligente Analoglösung für das Frontend mit einem Hochleistungs-Analog-zu-Digital-Wandler bereit. So können die Signal-Rausch-Qualität verbessert oder Kalibrierungsungenauigkeiten im Messgerät vermieden werden. Ebenso können ein breiter Durchflussbereich von einem Feuerwehrschlauch bis zu einem kleinen Leck gemessen und Turbulenzen, Blasen und andere Durchflussanomalien erkannt werden.
Die Ultraschalltechnologie bietet Wasserzählern, die in intelligenten Gebäuden und intelligenten Städten installiert sind, die Möglichkeit, Lecks mit einem Ausfluss von ein paar Tropfen pro Sekunde zu erkennen und zu lokalisieren. Bei diesen Systemen misst ein Paar von immersiven Ultraschallmesswandlern die Geschwindigkeit der Schallwellen in der Flüssigkeit. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schallwellen ist eine Funktion der Viskosität, der Durchflussmenge und der Fließrichtung im Rohr. Ultraschallwellen breiten sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten aus, abhängig von der Steifigkeit des Mediums oder Materials.
Die Genauigkeit der Messung hängt von der Qualität des Messwandlers, der analogen Präzisionsschaltung und den Algorithmen zur Signalverarbeitung ab. Akustische oder Ultraschallmesswandler sind Piezomaterialien, die elektrische Signale in mechanische Schwingungen mit einer relativ hohen Frequenz von Hunderten von Kilohertz umwandeln. Typischerweise muss ein Paar von Ultraschallmesswandlern im Bereich von 1–2 MHz gut aufeinander abgestimmt und kalibriert sein, um den Durchfluss genau zu messen. Sie machen einen erheblichen Teil der Kosten des Durchflussmessers aus. Das Sensorsystem muss energieeffizient arbeiten, um eine Batterielebensdauer von 15–20 Jahren zu gewährleisten.
Die fortschrittliche MCU-Familie unseres Unternehmens für die Ultraschallsensorik umfasst ein einzigartiges analoges Frontend und einen Algorithmus, der die Genauigkeit deutlich verbessert und gleichzeitig die Gesamtkosten und den Stromverbrauch reduziert. Unsere Architektur zur Durchflussmessung nutzt ein hochleistungsfähiges, analoges Design, fortschrittliche Algorithmen und integrierte Verarbeitung, um den Bedarf für teure Ultraschallmesswandler zu verringern.
Aus Leidenschaft für eine bessere Welt
Ultraschall-Wasserzähler, Ultraschallgeräte im Taschenformat und mmWave-Radarsensoren von TI für erhöhte Fahrzeugsicherheit sind nur drei Beispiele von vielen, wie unser Unternehmen seine Leidenschaft nutzt, um die Welt zu einem besseren Ort zu machen, indem es Elektronik durch Halbleiter erschwinglicher macht. Diese Leidenschaft ist damals wie heute aktuell. Denn wir arbeiten daran, an der Spitze des Fortschritts bei der Entwicklung integrierter Schaltkreise zu stehen. Mit jeder Generation von Innovation wird unsere Technologie kleiner, zuverlässiger und erschwinglicher, um neue Märkte zu erschließen und es zu ermöglichen, dass Halbleiter in Elektroniklösungen für Menschen weltweit in allen Bereichen eingesetzt werden können. Das bedeutet technischer Fortschritt für uns. Dabei können wir auf unsere jahrzehntelange Erfahrung zurückgreifen.
