Полумир без полупроводников

Для того чтобы представить эту картину, нужно начать с самого начала. Полупроводник — это материал, который находится между проводником и диэлектриком с точки зрения удельной проводимости. Основным свойством полупроводников является увеличение электрической проводимости с ростом температуры.

Если говорить совсем грубо, то полупроводники нужны для того, чтобы управлять электричеством: контролировать электрические сигналы и манипулировать ими. Пожалуй, ключевым прибором, основанном на полупроводниках, можно назвать транзистор — устройство пропуска тока через сопротивление. До разработки транзисторов вакуумные лампы были основными активными компонентами электронного оборудования.

Транзисторы превзошли своих предшественниц по многим параметрам, в первую очередь, с точки зрения компактности. Сегодня в одном полупроводниковом чипе столько же транзисторов, сколько во всех камнях Великой пирамиды в Гизе. Во всем мире ежедневно используется более 100 млрд интегральных схем, это равно количеству звезд в нашем уголке галактики.

Таким образом, если не превращать статью в учебник по истории радиоэлектроники, можно сделать следующий вывод: полупроводники стали основой всего оборудования в том виде, в каком мы знаем его сейчас.

Так чего бы мы лишились, если бы полупроводников не было? Правильный ответ на этот вопрос: вообще всего. Не могла бы существовать ни одна цифровая технология.

Грубо говоря, условные «смартфоны» были бы в лучшем случае размером с походный рюкзак. Видели ламповые телевизоры? Представьте такие же устройства, но с диагональю в 60 дюймов. Какого размера потребовался бы для них корпус?

Но эти неудобства — лишь вершина айсберга. Полупроводники, например, сделали возможным появление космической программы. Именно благодаря компактным размерам устройств, созданных на их основе. Вес, который мы можем провести сквозь земную атмосферу, серьезно ограничен, так что о ракетах, наполненных гигантскими ламповыми телевизорами, и говорить не стоит.

Без полупроводников цифровая революция никогда бы не произошла, и мы остались бы прикованными к миру механических и аналоговых систем. Медицинская техника, протезы органов и конечностей, портативные компьютеры, датчики дыма, беспилотники и роботы — все это, если бы и существовало в мире без полупроводников, имело бы совсем другой вид.

Но какой?

В мире разных «панков»

На эту тему фантазировали многие фантасты. Во многом благодаря таким вымыслам появились целые научно-фантастические жанры, если не назвать это вселенными. Речь идет про самые разные «панки». Например, стоунпанк.

Это название происходит от английского слова stone — «камень». Стоунпанк описывает мир каменного века, где функциональные изобретения создаются из доступных для того времени материалов. Яркий пример этого мира — жизнь героев мультсериала «Флинтстоуны». С точки зрения эстетики, сериал представляет собой США 50-х годов, но перенесенные в каменный век. У героев, например, есть машины, которые работают на «ножной тяге» — водителю и пассажирам приходится буквально бежать по дороге, чтобы автомобиль передвигался. А подъемными кранами здесь «работают» диплодоки.

Есть свой «панк» и у античности — сандалпанк, от английского sandal («сандалий»). Здесь центральное место занимают развитые формы таких античных механизмов, как Архимедов винт, Геронов шар (прототип паровой турбины) или Антикитерский механизм, который использовался для расчета движения небесных тел и позволял узнать дату 42 астрономических событий. Лучше всего подобное «будущее в прошлом» показано во французской комедии «Астериск и Обеликс: Миссия Клеопатра» и серии игр God of War.

Средневековые технологии дали жизнь миддлпанку (от английского Middle Ages — «средние века»). Справедливости ради, этот «панк» не сильно отличается от сандалпанка, так как все технологии будущего в нем также основаны на принципах классической механики. Увидеть этот мир можно, в частности, в компьютерной игре Thief.

Технологиям эпохи Возрождения — заводным механизмам на пружинах — посвящен клокпанк (английское clock — «часы»). Ключевое место такие технологии занимают в серии игр Syberia и аниме «Механическая планета».

Особое место в мире «панков» занимает стимпанк, или паропанк. Мир в нем стилизован под период промышленной революции конца XIX — начала XX веков. Стимпанк доводит до абсолютного совершенства технологии паровых машин. В этом стиле выполнено невероятное множество самых разных книг, фильмов и игр. Например, французский мультфильм «Аврил и поддельный мир», культовое японское аниме «Ходячий замок», средний комиксовый аттракцион «Лига выдающихся джентльменов» и прекрасная картина «Планета сокровищ», где на паровых кораблях герои совершают межзвездные путешествия.

Развитием паропанка можно назвать дизельпанк, основным источником энергии в котором являются дизельные двигатели. Его можно увидеть в компьютерной игре Wolfenstein: The New Order.

Правда, все эти выдуманные миры существуют не только без полупроводников — для них «фантастическая магия» само по себе электричество. Но во всех «панках» видна одна закономерность: технологии там громоздки, часто неповоротливы и, что самое главное, ненадежны.

Цифровые решения значительно эффективнее тех же паровых двигателей. Более того, они безопаснее для нашей планеты. Но, что самое главное, они могут быть умными. Единственная проблема — то, насколько сильно люди полагаются на подаренные полупроводниками чудеса.

Выключить планету

Понятно, что без появления полупроводников и основанных на них технологий современный мир выглядел бы совсем иначе. Вопрос заключается в том, можно ли было бы назвать его «современным» в том смысле, который мы сегодня вкладываем в это слово.

Но что, если прямо сейчас, когда читатель практически добрался до конца этой статьи, полупроводники просто исчезнут? Однозначно это будет катастрофой.

Пожалуй, самым серьезным ударом для человечества в этом случае станет полный крах глобальных коммуникационных сетей. Свое существование прекратит Интернет. А значит, рухнут не только социальные сети и электронные энциклопедии, которые серьезно помогли автору данного материала, но и, например, банки. Зато особое значение и даже власть вернули бы себе почтовая служба и стационарные телефоны. Да–да, о смартфонах пришлось бы забыть. И не только из-за потери связи.

Технологический регресс — второй эффект исчезновения полупроводников. Оно и понятно — на полупроводниках держатся все современные технологии. Гаджеты мгновенно устаревают, развитие технологий полностью останавливается. Исчезает искусственный интеллект, а вслед за ним и робототехника. Недоступной становится высокотехнологическая медицина.

Все это приведет к катастрофическим экономическим и социальным последствиям. В стагнации окажутся практически все отрасли промышленности, банковский сектор и коммерция. Это, в свою очередь, приведет к масштабной безработице и финансовой нестабильности. А учитывая постоянно растущий вклад полупроводников в ВВП государств, можно ожидать и падения экономик, и следующего за ним, мягко говоря, снижения уровня жизни.

Общество, в свою очередь, претерпит драматические преобразования. Исчезнут знакомые удобства, изменятся форматы работы, обучения и развлечений. Результатом таких кардинальных изменений могут стать бунты или даже войны. Разрушительные и, не исключено, что буквально бесконечные.

Ключевые запчасти

Представленное читателю небольшое исследование или, лучше сказать, фантазия иллюстрирует важность полупроводников для развития всего человечества. Крайне важно признать это и инвестировать в исследования и разработки, чтобы обеспечить устойчивое и технологически развитое будущее.