Elektronische Miniaturisierung ist nicht einfach ein Prozess, alles kleiner zu machen. Die Miniaturisierung einer Phase eines Produkts zeigt normalerweise Einschränkungen und Hindernisse in anderen Teilen des gesamten Konstruktions- und Herstellungsprozesses auf. Daher kommt der Fortschritt oft in ungleichmäßigen Schüben, da Fortschritte in einer bestimmten Technologie — Halbleiterfabrik, Leiterplatte, Stromversorgung, Fertigung und Verpackung — andere Technologien überholen. Entwicklungen in mehreren anderen Bereichen als den Dies für integrierte Schaltkreise erweisen sich als entscheidend für den weiteren Fortschritt der Miniaturisierung.
Im Bereich der passiven Komponenten ist die Einführung des Formfaktors „0201“ (20 x 10 mil) für Surface Mounted Devices (SMDs) ein Beispiel. Diese nahezu mikroskopischen Komponenten nehmen 25% der Leiterplattenfläche und weniger als 20% des Volumens früherer 40-mal 20-Mil-Teile ein. Eine verwandte Entwicklung ist die Verwendung von Klebstoffen anstelle von Lot zur Montage von SMDs. Darüber hinaus wird der Ausstieg aus bleibasiertem Lot weitreichende Auswirkungen auf die gesamte Elektronikindustrie haben. Auch Entwicklungen in der Chiptechnologie erzeugen an anderer Stelle miniaturisierende Effekte. Die Entwicklung von CMOS-IC-Designs, die mit niedrigeren Versorgungsspannungen arbeiten, ermöglicht eine noch größere Miniaturisierung und längere Batterielebensdauer durch Verkleinerung der Stromquellen.
Seit einiger Zeit wird der subtraktive (Ätz-) Prozess für die Leiterplattenherstellung als Hindernis für die weitere Schaltungsminiaturisierung angesehen. Wenn die Merkmalsgrößen schrumpfen, wird die Einhaltung von Maßtoleranzen und langfristiger Zuverlässigkeit schwieriger, da das Ätzen dazu neigt, Metall unter der Leiterbahnmaske zu unterschneiden. Ein neues additives Verfahren nutzt die galvanische Umformung, um metallische Spuren auf einem Leiterplattensubstrat aufzubauen, und unterstützt die Herstellung von Löchern mit einem Durchmesser von 25 mm und 10 mm breiten Linien / Zwischenräumen auf Leiterplatten mit einer Dicke von bis zu 12,5 mm. Diese Zahlen stellen eine Reduzierung von 75% bis 80% gegenüber geätzten Leiterplatten dar. Techniken wie das Chip-Stacking schonen die Board-Immobilien weiter.
Das Wärmemanagement wurde auch als Hindernis für die Miniaturisierung identifiziert, insbesondere angesichts steigender Gerätegeschwindigkeiten und Verpackungsdichten. Es wird erwartet, dass die Wärmelasten die etablierten Kühltechniken irgendwann in 2003 oder 2004 übertreffen werden. Jetzt verlagert sich der Fokus auf lokalisierte, aktive Kühlstrategien, die einen sehr geringen Wärmewiderstand, Unterbereichsfähigkeit, Kosteneffizienz und Zuverlässigkeit für die direkte Punktkühlung von Regionen mit hohem Wärmefluss auf IC-Dies bieten.
Das Endergebnis der meisten Kompromisse bei der Miniaturisierung ist, ob der Markt die Kosten für das Erreichen eines bestimmten Größen- / Leistungsniveaus unterstützt oder nicht. Modernste Miniaturisierung wird typischerweise teurer, wenn die Größen reduziert werden. Ein Teil der erhöhten Kosten resultiert aus Anlagen und Bestückungs- / Klebemaschinen, die eine höhere Präzision erreichen können. Schätzungen zufolge ist eine Ausbeute von mindestens 98% erforderlich, um miniaturisierte elektronische Produkte rentabel zu machen. Eine aggressivere Miniaturisierung kann die Erzielung solcher Erträge erschweren und die Kosten in die Höhe treiben, bis die Fertigungstechnologie ausgereift ist. Hinzu kommt die wachsende Unpraktikabilität von Nacharbeiten oder Reparaturen, wenn Produkte schrumpfen. Einige Miniaturisierungsprozesse schließen Tests aus, bis die Komponenten für die endgültige Leiterplattenmontage festgelegt sind.
Miniaturisierung ist ein starker Zug in vielen Arten von Konsumgütern, aber es kann zu weit gehen. Zum Beispiel könnten Mobiltelefone so weit geschrumpft werden, dass Tastaturen und Displays schwierig zu bedienen wären. Produktdesigner stehen zunehmend vor der Herausforderung, trotz höherer Produktkomplexität und schrumpfender Bedienfeldfläche benutzerfreundliche Mensch-Maschine-Schnittstellen bereitzustellen. Viele elektronische Geräte haben bereits einen nahezu optimalen Formfaktor erreicht. Die zukünftige Miniaturisierung wird sich mehr und mehr darauf konzentrieren, die Raffinesse, Leistung und Marktdurchdringung eines Produkts zu steigern.
Durch die Miniaturisierung werden in der Regel Kosten eingespart, sodass sie sich am besten für weniger kostensensitive Produkte eignet. Märkte wie Instrumentierung, Sicherheit, Militär / Luft- und Raumfahrt und insbesondere medizinische Elektronik können die Kosten tragen, während aktuelle Telekommunikationsprodukte dies nicht können. Der weitere Fortschritt hängt jetzt davon ab, dass Hersteller und Designer Probleme im Zusammenhang mit Elektronik und der Physik und Chemie der Kühlung, der Leiterplattenproduktion, der Stromverteilung und der HF-Signalübertragung lösen.