Was wäre die Gesellschaft ohne Halbleiter? [abgeschlossen]

Wahrscheinlich möchten Sie Ihre Frage verfeinern, bevor Sie sie beantworten. Die Menge an Handwavium, die Sie verbrauchen müssten, ist ziemlich hoch.

Bedenken Sie, dass "Halbleiter" ein ziemlich weites Netz ist. Wikipedia hat eine schöne Liste von Halbleitern . Sie werden wahrscheinlich einige dieser Materialien in Ihrem täglichen Leben vermissen:

• Silizium – das macht 15 % der Erde aus und ist verdammt wichtig für die Herstellung von Sand (Siliziumdioxid). Ich gehe davon aus, dass Strandurlaube ohne dieses halbleitende Material weniger angenehm wären
• Diamond - ja, tut mir leid, Mädels. Diamant ist ein Halbleiter mit einer 5-fachen Bandlücke von Silizium und wirklich guten chemischen und thermischen Eigenschaften. Wir müssen etwas anderes finden, um für immer an deinem Ring zu sein.
• Schwefel - Niemand wird diese stinkende Verbindung vermissen, die selbst ein Halbleiter ist. Wenn ich jedoch die Wikipedia-Seite über Schwefel zitieren darf, „Schwefel ist ein wesentlicher Bestandteil aller lebenden Zellen. Es ist das siebt- oder achthäufigste Element im menschlichen Körper nach Gewicht, etwa so häufig wie Kalium und etwas häufiger als Natrium oder Chlor." Ohne diese Verbindung wird das Leben eindeutig anders sein

Lassen Sie uns also zurücktreten und versuchen Sie es mit einem anderen Ansatz. Lassen Sie uns die Physik handwellen, um diese für Halbleiter benötigten Bandlücken nicht mehr zu haben. Leider wird dies die Frage ziemlich unbeantwortbar machen. Wenn Sie anfangen, mit den Gesetzen der Physik herumzuspielen, wird es schwer vorherzusagen, was passieren wird. Es ist schwierig, so etwas wie „Wie Elektronen funktionieren“ ohne unbeabsichtigte Nebenwirkungen umzuschreiben. Das Endergebnis wird eine Welt sein, die der unseren auf die gleiche Weise ähnelt. Die untere Ecke dieses Bildes eines Lemurs , wenn es über einen Lautsprecher mit QAM-Modulation abgespielt wird, ähnelt diesem Millionen-Dollar-Ferarri ... das heißt, einer ähnelt dem anderen nicht das Mindeste.

Lassen Sie uns also einen anderen Ansatz wählen. Anstatt zu versuchen, Halbleiter auszulöschen, versuchen Sie meiner Meinung nach, uns daran zu hindern, Computer zu bauen, die sie verwenden. Dies ist eine Handwellenaktivität. Vielleicht mögen wir Halbleiter einfach nicht, oder vielleicht gibt es ein religiöses Edikt gegen sie. Vielleicht hat jeder Halbleiter einen Geist, und wir wollen ihn nicht beleidigen. Alles geht. Mal sehen, was wir antworten können:

Welche Kommunikationsfähigkeiten hätten wir oder nicht? Radio? FERNSEHER?

Radio würde absolut existieren. Radio war eine ziemlich ausgereifte Technologie, lange bevor es Halbleiter gab. Vakuumröhren erwiesen sich für das Radio als mehr als ausreichend. Das Fernsehen ist auch älter als der Transistor (was, wie ich annehme, der interessante Zeitpunkt für Ihre Suche ist). Es könnte also beides geben.

Würden wir analoge Computer erfinden? Oder wir haben einfach keine Computer?

Digitales Rechnen ist völlig ohne Halbleiter möglich, und analoges Rechnen ist völlig möglich mit Halbleitern (wir machen es ständig in ASICs). Wahrscheinlich würde man sich mehr auf Spezial-Computing konzentrieren, weil wir nicht die Pferdestärken hätten, um viele der generischen Sachen zu machen, die wir heute machen. Dementsprechend würde ich erwarten, mehr analoge Seiten der Dinge zu sehen, da viele der interessanten Probleme, die es zu lösen gilt, analoge Komponenten beinhalten.

Welche Technologien und Wissenschaften waren anders? Wären wir auf dem Mond gelandet? Würden wir trotzdem Kryptografie und Informatik studieren?

Mit ziemlicher Sicherheit nicht. Die Landung auf dem Mond war eine erstaunliche Leistung, selbst mit Transistoren und Kernspeicher. Das mit dem hohen Gewicht von Vakuumröhren zu versuchen ... wir hätten uns einfach nicht die Mühe gemacht. Kryptographie würde immer noch existieren, aber es wäre SEHR anders. Kryptografie existierte lange bevor Halbleiter die Macht übernahmen, aber die moderne Faszination für Dinge wie Primfaktorzerlegung und dergleichen würde wahrscheinlich nicht auftreten. Ich würde erwarten, dass die Informatik verschwinden und durch Computerkunst ersetzt würde. Mit mehr Spezialcomputern da draußen wäre deren Verwaltung eine Kunst, keine Wissenschaft.

Wie würde die Gesellschaft anders sein?

Anders. Das ist wirklich eine zu weit gefasste Frage. Der ganze Spaß an der Gesellschaft ist, wie unberechenbar sie ist. Der Versuch, 50-60+ Jahre umzuschreiben und genau vorherzusagen, wo es endet, ist praktisch unmöglich. Vielleicht gab es keinen Zweiten Weltkrieg. Vielleicht hat Deutschland den Zweiten Weltkrieg gewonnen. Vielleicht hat Steve Jobs einen Obstgarten gepflanzt. Die Zukünfte sind buchstäblich grenzenlos.

Mit Ventilen oder Mikrorelais ist alles möglich. Aber ohne Halbleiter kann man keine Mikroprozessoren bauen. Eine Miniaturisierung kann nicht stattfinden, sodass Sie keine tragbaren Geräte sehen werden. Sie können Ventile integrieren und miniaturisieren :

Wir können nicht wissen, wie viel mehr thermionische Ventile miniaturisiert oder integriert werden könnten. Transistoren boten einen einfacheren Weg und dem wurde stattdessen gefolgt.

In Anbetracht dessen können Sie Folgendes erstellen:

• Digitale und analoge Computer.
• Radios und Fernseher.
• Begrenzte Mobiltelefone (Handfunkgeräte)
• Analoge Schaltung.

Aufgrund der geringeren Zuverlässigkeit von Ventilkreisen möchten Sie Folgendes nicht tun:

• Elektronische Motorsteuerung. (Sie können einen Motor mit einer analogen Ventilschaltung steuern, aber Ventile sind zu empfindlich gegenüber Vibrationen.)
• Zu komplexe Lebenserhaltungssysteme.

Du kannst nicht tun :

• Smartphones.
• Persönliche Computer.
• MPEG oder andere digitale Algorithmuskomprimierung. Also kein digitaler Fernseher.

• Alles, was auf Miniaturisierung ankommt.

• BEARBEITEN -

Beschlossen, meinen Beitrag zu bearbeiten, da viele Antworten mit falschen Ideen gepostet wurden:

Sie können Computer mit Vakuumröhren (in Großbritannien Ventile genannt) machen. Die Computer können ziemlich komplex sein. Der einzige Unterschied zwischen einem modernen Computer und einem Computer mit Vakuumröhren ist die Größe. Transistoren werden heute im Nanometermaßstab hergestellt, während das kleinste Ventil im Millimetermaßstab hergestellt werden könnte. Das bedeutet eine Menge Dinge.

1 – Die geringere Integration erhöht die Pfadverzögerungen um Einheiten. Dies bedeutet, dass es eine Obergrenze für die maximale Geschwindigkeit des Computers gibt. Und diese Grenze wird viel kleiner sein als die Grenze, die aktuellen Silizium-auf-Saphir-Designs auferlegt wird. Integration bedeutet, dass alle Geräte, die einen Mikroprozessor bilden, höchstens Mikrometer voneinander entfernt sind. 2 – Die Verwendung einer Wärmequelle, um eine thermionische Emission zu ermöglichen, bedeutet, dass Ventile einen viel größeren thermischen Fußabdruck haben als Halbleiter. Das bedeutet, dass große Konstruktionen eine Herausforderung für das Wärmemanagement darstellen. 3 - Sie verbrauchen viel mehr Strom als Halbleiter.

Dies bedeutet, dass Computer in der Regel zentralisiert und als eine Art Versorgungsunternehmen verwendet werden, genau wie Ihr Telefon, Ihr Wasser und Ihr Strom. Was Sie zu Hause haben würden, wäre wahrscheinlich ein dummes Terminal aus einfachen Ventilschaltungen. Multitasking am zentralen Computer bedeutet, dass viele Personen gleichzeitig verbunden bleiben können und dies auch tun. Möglicherweise schließt die generell geringere verfügbare Bandbreite die Entwicklung grafischer Anwendungen aus. Etc. Mit anderen Worten, Computer werden Designs aus der Mainframe-Ära anziehen.

Über Modems, ja, Sie können Modems mit Vakuumröhren machen. Bei Vakuumröhren muss man verstehen, dass sie das Verhalten eines CMOS-Transistors haben. ABER sie arbeiten bei höheren Spannungen und ihre Größe ist viel größer als der übliche CMOS-Transistor. Das bedeutet, dass alles, was mit CMOS-Transmistoren gemacht werden kann, mit Vakuumröhren möglich sein könnte, abzüglich der Miniaturisierung. Sie können ASK/FSK/PSK-Modems mit Vakuumröhren machen. Sie können Analog-Digital-Wandler machen. etc. Sie können Präzisionsführungssysteme machen.

Zum einen basierten die Raketen und das Radar der MiG-25 (und anderer Flugzeuge der damaligen Zeit) vollständig auf Vakuumröhren. Das Führen einer Rakete über einen Radarstrahl ist eine Präzisionsführung (nur nicht feuern und vergessen, aber es ist nicht allzu schwer, aktive Radar-Homing-Lenkflugkörper mit Vakuumröhren zu bauen).

Über Fernsehen. Analoges Farbfernsehen ist auf Abwärtskompatibilität mit analogem S/W-Fernsehen ausgelegt. Dadurch wurden der Signalqualität gewisse Einschränkungen auferlegt. Farbinformationen werden in einer Phasenmodulation übertragen, die in das Luminanzsignal des ursprünglichen S/W-Fernsehers eingebettet ist. Das bedeutet, dass eine begrenzte Bandbreite auf zwei Signale aufgeteilt wurde. Die Luminanz erhält den größten Teil der Bandbreite. Aber vorausgesetzt, dass keine Transistoren verfügbar waren und die Leute einen TV-Standard mit höherer Auflösung wollten, können Sie die Auflösung erhöhen, indem Sie die verfügbare Bandbreite erhöhen. Dies bedeutet, dass die normalerweise 6-MHz-Farbfernsehkanäle, die beim analogen NTSC-Fernsehen verwendet werden, möglicherweise auf 12 MHz oder mehr erweitert werden, um einen separaten Farbträger aufzunehmen. Dies allein kann die wahrgenommene Auflösung von Farbfernsehern erhöhen. Das ist nicht unmöglich, es war zu der Zeit, als die Farbfernsehstandards geschaffen wurden, nicht wirtschaftlich.

Bei Satelliten werden die meisten Satelliten als dumme Repeater betrieben. Elektronik in den Satelliten ist hochkarätig. Der Platz wird durch Wärmemanagementanforderungen und die allgemeinen Kosten des Starts, die proportional zum Gewicht sind, eingeschränkt. 300 km über dem Boden oder mehr bedeutet, dass eine Reparatur vor Ort unmöglich oder ziemlich kostspielig ist (siehe Hubble-Weltraumteleskop). Das bedeutet, dass die Elektronik in den Satelliten leer ist, gerade genug, um Signale zu wiederholen. Sie können Beamforming-Systeme in die Sats einbauen, um die verfügbare Bandbreite zu erhöhen, indem Sie räumliches Multiplexing verwenden, und die an einem solchen Beamforming beteiligten Algorithmen könnten sehr wohl die Möglichkeiten von Vakuumröhren überschreiten, aber Sats ohne Beamforming können und sind immer noch nützlich. Also, miniaturisierte Röhren oder nicht, man kann immer noch Satelliten bauen. Eine andere Seite handelt von einem Computer, der die Apollo-Missionen steuern kann. Ja, es kann getan werden. Wenn Sie ein Problem nicht digital behandeln können, können Sie dies normalerweise in einem analogen Computer tun. Vorausgesetzt, Sie können Ventile auf 30-mm-Maßstab miniaturisieren, können Sie sehr gut einen kleinen Computer bauen, der in der Lage ist, Geschwindigkeiten und andere Variablen zu integrieren, die für die Raumfahrt benötigt werden. Sie können ein paar enge Radiowellenstrahlen in Richtung Mond strahlen, Sie können die Navigation aus der Zeit des 2. Weltkriegs mit Radionavigationshilfen durchführen. Sie werden überrascht sein, was mit Vakuumröhrentechnologie erreicht werden kann. Vielleicht interessiert Sie die Balkenschlacht im 2. Weltkrieg. Collossus und andere Computer der damaligen Zeit könnten einen Hinweis darauf geben, wie sich Computer entwickeln würden, wenn Vakuumröhren die einzige Option wären. Sie können sehr gut einen kleinen Computer bauen, der in der Lage ist, Geschwindigkeiten und andere Variablen zu integrieren, die für die Raumfahrt benötigt werden. Sie können ein paar enge Radiowellenstrahlen in Richtung Mond strahlen, Sie können die Navigation aus der Zeit des 2. Weltkriegs mit Radionavigationshilfen durchführen. Sie werden überrascht sein, was mit Vakuumröhrentechnologie erreicht werden kann. Vielleicht interessiert Sie die Balkenschlacht im 2. Weltkrieg. Collossus und andere Computer der damaligen Zeit könnten einen Hinweis darauf geben, wie sich Computer entwickeln würden, wenn Vakuumröhren die einzige Option wären. Sie können sehr gut einen kleinen Computer bauen, der in der Lage ist, Geschwindigkeiten und andere Variablen zu integrieren, die für die Raumfahrt benötigt werden. Sie können ein paar enge Radiowellenstrahlen in Richtung Mond strahlen, Sie können die Navigation aus der Zeit des 2. Weltkriegs mit Radionavigationshilfen durchführen. Sie werden überrascht sein, was mit Vakuumröhrentechnologie erreicht werden kann. Vielleicht interessiert Sie die Balkenschlacht im 2. Weltkrieg. Collossus und andere Computer der damaligen Zeit könnten einen Hinweis darauf geben, wie sich Computer entwickeln würden, wenn Vakuumröhren die einzige Option wären. Vielleicht interessiert Sie die Balkenschlacht im 2. Weltkrieg. Collossus und andere Computer der damaligen Zeit könnten einen Hinweis darauf geben, wie sich Computer entwickeln würden, wenn Vakuumröhren die einzige Option wären. Vielleicht interessiert Sie die Balkenschlacht im 2. Weltkrieg. Collossus und andere Computer der damaligen Zeit könnten einen Hinweis darauf geben, wie sich Computer entwickeln würden, wenn Vakuumröhren die einzige Option wären.

Die technologische Entwicklung würde sich um einiges verzögern. Wie viel genau, ist schwer vorherzusagen.

Alternative Methoden würden entdeckt werden. Miniaturisierte Vakuumröhren wären die erste Entwicklung, vielleicht gefolgt von integrierten Vakuumröhrenschaltungen.

Schließlich würden wir einen Weg finden, transistorähnliche Geräte ohne Halbleiter herzustellen. Beispielsweise können Kohlenstoffnanoröhren verwendet werden und optische Transistoren sind ebenfalls in der Entwicklung.

Sie könnten am Ende Vakuumröhren auf die Größe von Sandkörnern verkleinern. Das könnte sich zu einer Technologie für Schalter entwickeln, die kein „Vakuum“ ist, aber immer noch auf ballistischen Elektronen oder nichtlinearen Medien basiert, wie Halbleiter nicht funktionieren. Klassische Ionisierung, Hall-Effekt, magnetische Perlen, die leitfähige Pfade neu konfigurieren ...

Halbleiter ermöglichen es uns, auf der Skala von Atomen zu arbeiten, begrenzt durch das S/N von Quanteneffekten. Die anderen Dinge wären nicht so klein, aber immer noch um Größenordnungen kleiner und zuverlässiger als alte Vakuumröhren.

Kernspeicher hängen nicht von Halbleitern ab, und ich habe ein Modul gesehen, das zusätzlich zu den Bildschirmen aus Ferritkernen Reihen von Röhren enthielt. Eine kleine Anzahl von Röhren zur Signalverstärkung und einfache Logikgatter, aber ein paar Dutzend Röhren bedienen Tausende von Kernen. Was wäre, wenn die Kerne auf schickere Weise verdrahtet wären, um die Logik zu implementieren, wie ein zellularer Automat (später: Ich habe das auf YouTube gesehen! Die Kernlogik ist tatsächlich älter als ihre Verwendung als Speicher!)? Der Punkt ist, dass sich andere Technologien entwickeln könnten, um Berechnungen durchzuführen, die immer noch nur ein paar Röhren zur Unterstützung verwenden .

Radio, Fernsehen und Mikrowellenradar wurden alle mit Vakuumröhren vor Transistoren entwickelt und implementiert. Also wir hätten diese Sachen auf jeden Fall.

Die Eliminierung von Halbleitern würde eine sehr starke wirtschaftliche Triebkraft aus der Elektronikentwicklung entfernen: Moore's Law https://www.cs.utexas.edu/~fussell/courses/cs352h/papers/moore.pdf

Gordon Moore war ein physikalischer Chemiker, der als Verfahrenstechniker arbeitete. Seine Arbeit wies darauf hin, dass es möglich sei, Transistoren auf einem halb so breiten Wafer zu „bauen“. Dies entspricht viermal so vielen Transistoren auf einer quadratischen Fläche. Er sagte auch, dass diese Art der Prozessverbesserung mit einer Verdopplung alle zwei Jahre wiederholt werden könnte. Später änderte er dies auf 36 Monate. Tatsache bleibt jedoch, dass es in der Menschheitsgeschichte noch nie zuvor ein Unterfangen gegeben hat, bei dem es eine gleichwertige Leistungsverbesserung von 50 Jahren gegeben hat. Es gibt keine Möglichkeit, dass physikalische Effekte wie Vakuumröhren die niedrigeren Kosten und die verbesserte Leistung liefern könnten, die das Kochen aus dem Kochbuch der quantenmechanischen Festkörperphysik hatte. So wahrscheinlich wären wir in vielerlei Hinsicht immer noch, ungefähr so ​​technisch versiert wie am Ende des Koreakrieges. Und zweifellos kein Internet, da es die Entwicklungen nicht gegeben hätte, die den Übergang von DARPA net zu ARPA net und dann zum Internet ohne Solid State gemacht hätten.

Das Telefonsystem wäre analog geblieben und es gäbe keine Kommunikationssatelliten, sodass die interkontinentale Kommunikation auf Kabel beschränkt wäre. Anstelle von Millionen transatlantischer "Telefonleitungen" würden Sie also bei Tausenden festsitzen. Verabschieden Sie sich von der Globalisierung.

Vergessen Sie Modems, es gibt also keine Möglichkeit, Computer dazu zu bringen, über Distanz zu kommunizieren.

Da ballistische Raketen ohne kleine Computer nicht sehr präzise wären (denken Sie an V-2), hätten Sie wahrscheinlich keine U-Boote mit ballistischen Raketen (sie brauchen eine sehr gute Positionsbestimmung, um irgendwie präzise zu sein, und vergessen Sie das Trägheitsnavigationssystem mit Röhren) und wenige Städte - ballistische Killerraketen, also wäre Ihr primäres Trägersystem für Atomwaffen Flugzeuge (B-52 ohne die bessere Avionik). Außerdem haben Sie keine guten Frühwarnsysteme (keine Satelliten und keinen SAGE- Computer, obwohl Sie wahrscheinlich einen besseren Whirlwind bekommen könnten ).

Dies gibt Ihnen wahrscheinlich einen ganz anderen Kalten Krieg.