Гордон Э. Мур -"законодатель"
Гордон Э. Мур, 67-летний доктор философии, председатель правления корпорации Intel. Один из основателей электронной промышленности, соучредитель Intel в 1968 г., 22 года спустя он получил Национальную медаль за развитие технологий от Президента Джорджа Буша.
На семинаре Computerworld-Smithsonian, состоявшемся 1 мая в Монтичелло, Мур рассуждал о прошлом, настоящем и будущем микросхем, электронной промышленности и Законе Мура. Предлагаем вашему вниманию статью, состоящую из фрагментов этого выступления, а также выдержек из беседы с редактором рубрики Брюсом Райнером.
Закону Мура не суждено обосноваться среди открытий в области естествознания. Он был выведен на основании опыта людей, занимающихся разработкой передовых технологий, продуктов и процессов. И нет ничего мистического в том, что на жизнь поколения микрокристаллов отведено 18-24 месяца. Непрерывность процесса их разработки обеспечивается за счет влияния множества различных факторов. Вот некоторые из них: широкие финансовые возможности, проведение исследований и разработки в тесной связи с производственным процессом, создание открытых организаций, в которых нововведения воспринимаются как норма, плюс, конечно же, значительная доля удачи. В самом деле именно эти факторы определяют ландшафт Кремниевой долины на протяжении вот уже четырех десятилетий.
Однако, по мнению самого Мура, у его Закона есть более фундаментальное обоснование. Ассоциация Semiconductor Industry Association выпускает путеводитель по технологиям, согласно которому смена поколений происходит каждые три года. Таким образом, может быть вычерчена кривая, позволяющая всем и каждому "вычислить", в какой точке должна сегодня находиться фирма, чтобы завтра не выйти из игры. Это уже в некотором роде научное обоснование. Оно будет действовать до тех пор, пока мы не попадем в такую точку, где, как ни старайся, дальше двигаться уже нельзя.
Что остановит кремниевый локомотив? Мур, который в 1965 г. впервые установил связь между временем и числом транзисторов на микросхеме, высказал два соображения, связанные с обрывом кривой. Во-первых, это препятствия, которые возникают в сфере бизнеса. С увеличением компактности кристаллов стоимость их производства возрастает почти экспоненциально. Во-вторых, существуют объективные физические ограничения. Проблемы появляются по мере того, как производство микросхем приближается к атомному уровню.
Так что же, новая технология или сочетание технологий могут оказаться решением поставленной проблемы? Мур так не считает. "Как правило, слово "никогда" звучит слишком безапелляционно, однако замены технологиям микроэлектронной промышленности я не вижу.
Может быть, я просто старею, но вот моя точка зрения: кремниевая технология является универсальной для формирования микроструктуры материалов. И я считаю крайне маловероятным, что, скажем, в производстве продукции такого рода сможет быть использован процесс биологической сборки, который станет технологией, способной заменить существующую".
Если события будут развиваться по этому сценарию, сколько еще поколений интегральных схем, с растущей экспоненциально сложностью, выдержит индустрия полупроводников? "С моей точки зрения, можно предположить, что пока не сменятся по крайней мере еще несколько поколений, темпы прогресса останутся прежними.
Три новых поколения, по три года на каждое - в сумме около десяти лет.
Итак, на протяжении этого времени будет господствовать все та же кривая".
Препятствия в сфере бизнеса
Что беспокоит меня еще больше, чем приближение физических ограничений, - а они объективно существуют, так как в конечном счете скажется атомная природа материи, - так это тот факт, что стоимость технологии также увеличивается по экспоненте. Для каждого поколения стоимость удваивается! Похоже, в дальнейшем эта проблема может оказаться неразрешимой. Двигаться по кривой, которой мы придерживались до сих пор, становится все труднее.
Стоимость оборудования
Когда в 1968 г. "начиналась" корпорация Intel, было потрачено 3 млн. долл. Этой суммы хватило на оборудование для нашего первого завода, разработку новых технологий, выпуск нашей первой продукции и продвижение ее на рынок. Сейчас один из наших крупнейших заводов, на котором производится исключительно обработка пластин - ни сборкой, ни тестированием там не занимаются, - вместе с оборудованием стоит порядка 2,4 млрд. долл. Есть у нас и менее крупные заводы, стоимостью 1,5 млрд. долл. Они достаточно новые, но вскоре появятся и другие. Развитие технологии происходит слишком быстро.
Тогда, в 1968-ом, необходимое в процессе производства оборудование: набор печей, устройство для фотолитографии и другие - в среднем стоило около 12 тыс. долл. Сегодня его цена - примерно 6 млн. долл. Стоимость одного элемента оборудования возросла в 500 раз.
Доход Intel из расчета на одного работника в середине 1980-х составлял приблизительно 64 тыс. долл., в прошлом году он равнялся уже 437 тыс. долл. Шестикратное увеличение! Но вместе с тем наши капиталовложения на человека выросли с 68 тыс. до 274 тыс. долл., то есть примерно в четыре раза. "Суровый" бизнес требует интенсивного инвестирования.
Если рассмотреть данные за последние несколько десятилетий, станет очевидно, что с каждым новым поколением технологии стоимость завода удваивалась, и нет никаких признаков того, что эта тенденция каким-то образом изменится. Если мы удвоим имеющуюся сумму еще два раза, то получим через два поколения завод стоимостью 10 млрд. долл.
За такими темпами роста чрезвычайно трудно угнаться, и мне кажется, что этого нам не выдержать. Конечно, два поколения назад я точно также полагал, что завод стоимостью 2,5 млрд. долл. окажется нежизнеспособным. Стоимость завода, расходы на амортизацию оборудования и величина инвестиций вместе представляют все более и более весомую часть в суммарной стоимости создания интегральной схемы.
Мы все ближе к тому моменту, когда продолжать дела подобным образом станет невозможно.
Многие мелкие компании, а порой, и не очень мелкие, пользуются услугами заводов, построенных кем-то другим. Изначально ряд заводов в Азии был предназначен для производства по контракту.
Но я не думаю, что крупнейшие производители также начнут двигаться в этом направлении. Следует избегать капиталовложений, однако в том, что на вас работают чужие люди, есть множество своих отрицательных сторон.
Есть только один способ постоянно сохранять уверенность, что ваша продукция действительно лучшая, - выпускать ее самому.
Расходы на оплату труда
Первый микропроцессор компании Intel, 4004, был выпущен в 1971 г.; в нем было около 2200 транзисторов. Тогда в производственном процессе было занято около 10 человек. Сегодняшнее поколение имеет уже не 2200, а порядка 10 млн. транзисторов, то есть сложность микросхемы, если исходить из числа транзисторов, возросла в 5000 раз. Рабочих придется нанять уже не 10, а 400-500 человек, расходы на их оплату увеличиваются, по крайней мере, пропорционально. Если начертить график, то получится функция, близкая к экспоненциальной. К сожалению, должен констатировать, что и эта тенденция остается неизменной.
Физические ограничения
Другое серьезное препятствие, перед которым стоит полупроводниковая промышленность, связано собственно с размерами микросхем. С увеличением числа транзисторов возрастает сложность их изготовления, размеры, технологичность.
Размеры транзистора
Очень похоже, что проблемы с транзисторами возникают при их размере примерно в 0,05 микрон. В настоящее время разрабатывается технология массового производства транзисторов 0,25 микрон.
Если есть возможность работать со все более и более низким напряжением, никаких неприятностей не возникает, однако сегодня приходится преодолевать барьер приблизительно в 1 В.
С каждым шагом размеры интегральных схем изменяются в 0,7 раза. Если рассматривать следующее поколение как поколение 0,25 микрон, то несколько лет спустя у нас будет примерно 0,18 микрон (0,25 умножить на 0,7), а еще через несколько лет 0,13 микрон (0,18 умножить на 0,7). Продолжая считать таким образом, мы получим после 0,13 еще два-три поколения, пока не дойдем до этих злосчастных 0,05 микрон. На каждое поколение приходится в среднем три года, так что к "порогу 0,05" мы подойдем где-то лет через 12.
Рентгенолитография
Сегодня имеются и другие проблемы явно переходного характера. Одну из них поставила перед нами обычная оптическая литография. (Оптическая литография, или фотолитография, - технология, которая используется в промышленности для нанесения рисунка схемы на кремниевую пластину.) Возможности оптической литографии ограничиваются размером в 0,13 микрон.
Чтобы идти дальше, необходимо воспользоваться услугами рентгеновского излучения. Использование рентгеновской литографии приведет к серьезным изменениям в промышленности и потребует полной смены оборудования. Так что в эту технологию уже были вложены немалые деньги.
По-моему, во избежание технических трудностей, следует выработать к литографии смешанный подход, когда рентген будет применяться только для мелких деталей на небольшой части схемы, а основной рисунок наноситься с помощью привычной фотолитографии. С моей точки зрения, таким образом может быть достигнута своего рода непрерывность.
Что дальше?
Если отбросить возможность появления принципиально новой технологии, которая заменит существующие, Закон Мура, как утверждает его автор, будет действовать до 2010 года, пока не окажется, что мы очутились перед неразрешимыми проблемами. Что же будет дальше? Скорость разработки новых продуктов начнет замедляться? Стоимость последующих поколений технологии будет расти, а не падать, как это было три последних десятилетия? Многое должно зависеть от технологических новинок, которые мы получим в ближайшие несколько лет. Однако руководителям предприятий было бы полезно уже сегодня задуматься о приближении конца, который предсказан Законом Мура.
Часы за 15 миллионов
Конечно, корпорация Intel - бесспорный лидер в области микропроцессоров, однако Мур признает, что она упустила несколько отличных возможностей.
Электронные часы
"Первоначально нашей задачей было определить, где возможно массовое использование сложных кремниевых кристаллов. На первом месте были запоминающие устройства, на втором - микропроцессоры. На третье место мы поставили электронные часы.
Intel - это первая компания, которая вышла на рынок с электронными часами на жидких кристаллах, - рассказывает Мур. - И она же одной из первых вышла из игры".
Сколько Intel вложила в предприятие Microma? "Около 15 млн. долл.", - подсчитывает Мур. Сам он до сих пор продолжает носить старенькие электронные часы, храня их как напоминание о том, что не все деловые начинания бывают столь же успешны, как производство микропроцессоров.
Их звонок будит Мура каждое утро.
Домашние ПК
"Персональный компьютер - это тот шанс, который подвернулся мне в начале 1970-х, задолго до того, как Apple представила свою первую модель. Ко мне подошел инженер из Intel и сказал, что неплохо было бы создать компьютер для дома на базе микропроцессоров, которые мы в то время выпускали. Однако, когда речь зашла об использовании этого компьютера, ему предложить было нечего, кроме, разве что, домохозяйки с ее рецептами.
Я попытался представить свою жену, сидящую на кухне около плиты и нажимающую на кнопки компьютера, и понял, что это не тот продукт, который может кого-нибудь заинтересовать".
Динамическая оперативная память
"Бывало, что мы упускали перспективные возможности исключительно по собственной нерасторопности. Например, бизнес, связанный с динамической оперативной памятью, идея которого изначально принадлежала Intel. В начале 1980-х мы, так сказать, пару раз оступились на двух последующих поколениях этого продукта, после чего утратили свои лидирующие позиции.
Однако во время кризиса электронной промышленности 1985 г. у нас снова была неплохая возможность вырваться вперед. Мы все посчитали и поняли, что надо построить два новых завода, в которые следовало вложить где-то около 400 млн. долл. А поскольку все вокруг несли убытки, мы подумали, что игра не стоит свеч.
Поэтому, несмотря на то, что разработка и технологии самого продукта принадлежала нам, от динамической оперативной памяти Intel в конечном счете отказалась".
Держись, Cyrix!
Создать хороший продукт не обязательно означает добиться успеха на рынке, особенно если там заправляет гигант индустрии.
Не много найдется компаний, которым эта истина знакома лучше, чем Cyrix. Но несмотря ни на что, компания со своим семейством микропроцессоров 6x86 пытается противостоять всемогущей корпорации Intel.
По результатам независимых тестов, эти процессоры быстрее соответствующих изделий Intel - за исключением Pentium Pro. Да и стоят они несколько меньше.
К сожалению, "хоть эти продукты и не плохи, все же они недостаточно хороши", - говорит Дрю Пек, аналитик Cowen&Co. Крупные производители ПК зачастую не рискуют использовать процессоры Cyrix, "опасаясь навлечь на себя гнев Intel". Поскольку Intel принадлежит по меньшей мере 85% рынка микропроцессоров, она, по мнению Пека, в борьбе за заказчиков со своими конкурентами "особенно не деликатничает".
Аналитики предвидят новые проблемы, встающие перед Cyrix. В прошлом году компания подписала с IBM соглашение, по которому последняя "штампует" разработанные первой процессоры. Cyrix уже сейчас затоварена процессорами, на которые не так много покупателей. Но хуже всего то, что в соответствии с этим соглашением Cyrix до конца декабря должна приобрести у IBM еще 1,4 млн. процессоров.
Все это означает наступление нелегких времен для Cyrix, считает Дэвид Ву, аналитик Chicago Corp. По словам Ву, он будет "очень удивлен", если в 1998 г. Cyrix все еще останется независимой компанией.