Непомітний символ глобалізації
Йтиметься про надзвичайно крихітні штуковини, які зазвичай приховані від наших очей, але завдяки яким працює все навколо. Ці штучки зроблені не із золота чи платини, та якщо з дуже поширеного Землі матеріалу — кремнію. Проте вони справді безцінні. Це кремнієві чіпи, заховані в наших телефонах, комп’ютерах, мікрохвильових печах, автомобілях, літаках — у всьому.
Щороку промисловість мікрочіпів виробляє їх мільярдами. Але попит на них лише зростає. Мікрочіпи стають дедалі меншими і ефективнішими. Немає країни, яка могла б створювати та виробляти їх поодинці. Мікрочіпи – символ глобалізації.
Чи ні? Яке насправді розстановка сил на цьому ринку? І хто намагається взяти гору? Адже очевидно, що той, хто керує індустрією мікрочіпів у світовому масштабі, керує світом.
Ця книга настільки ж про технології, як і про політику. Настільки про економіку, наскільки і про мистецтво приймати вірні (а часом не дуже) рішення. У ній багато історії, але насправді вона про світ, у якому ми опинимося завтра. Дочитавши до кінця, ви зрозумієте, чи сподобається вам цей світ чи ні.
Народження чіпів
У пошуках нового рішення
Ця історія розпочалася у 1945 році. Щойно відгриміла Друга світова війна. Вирішальну роль у ній зіграло залізо, вірніше — сталь, з якої було зроблено танки та літаки. Проте дедалі більше вчених замислювалися з того, що у війнах майбутнього — та й у решті сфер життя — вирішальне значення матиме розумне залізо. Наставала епоха комп’ютерів.
Електронні сигнали в перших пристроях обробляли вакуумними трубками. Крихкі скляні трубки були єдиним, але не надто зручним рішенням. І ось фізик Вільям Шоклі, який служить у корпорації Bell Labs у штаті Нью-Джерсі, вирішив створити інший провідник струму .
Вірніше, напівпровідник: потік електронів в електричному ланцюзі має бути певної потужності, інакше пристрій не працюватиме. Для цього годився кремній: якщо помістити шматочок цього матеріалу в електричне поле, воно притягне вільні електрони, що є в ньому, і край напівпровідника проведе струм.
Ідея була хороша, проте Шоклі не виходило виміряти результати. Він не підозрював, що струм все-таки виникає, просто прилади надто малопотужні, щоб його вловити. Після безуспішної серії дослідів він передав це завдання двом своїм підлеглим, Джону Бардіну та Уолтеру Браттейну.
Ті вирішили, що кремній не дуже підходить для дослідів: він тендітний і не завжди якісно очищений. Що, якщо замінити його германієм? Цей елемент на один енергетичний рівень більший, і електрика він проводить краще.
Наприкінці 1947 року Браттейн та Бардін створили перший у світі германієвий твердотільний підсилювач, названий ними транзистором.
Шоклі, який не мав до розробки германієвого транзистора прямого відношення (а в момент його створення взагалі знаходився в іншій країні), був дуже роздратований. Він влаштував галасливу піар-акцію, доклавши всіх зусиль для того, щоб саме його, а не підлеглих, вважали творцем важливої новинки. Навіть змусив Бардіна перейти в іншу лабораторію — той згодом узагалі закинув тему напівпровідників.
Втім, історія має щасливий фінал: у 1956 році всі троє були удостоєні Нобелівської премії з фізики. Це один із небагатьох випадків, коли нобелівський комітет наголосив на досягненні прикладної, а не теоретичної науки.
Інтегральна схема
Якщо перший транзистор був створений з Німеччини, чому знаменита долина зветься Кремнієва, а не Германієва ? На жаль, германій виявився дуже примхливим матеріалом швидко перегрівався. Для масового виробництва це годилося. Кремній був менш вибагливий і ще дешевий.
Але виникла ще одна проблема. Комп’ютер потрібно не один і не два, а сотні транзисторів. Провіди, які з’єднують їх, зрештою перетворюються на заплутані клубки. Як із цим бути? І ось на сцені з’являється ще один технічний геній Джек Кілбі, інженер Texas Instruments.
Влітку 1958 року Кілбі знайшла пару вільних тижнів, щоб присвятити час вирішенню цієї проблеми. І він знайшов його. Що якщо не створювати кожен транзистор на окремому фрагменті кремнію, а вирізати кілька транзисторів на одному шматку напівпровідникового матеріалу?
Цей пристрій Кілбі назвав інтегральною схемою, а ми сьогодні називаємо чіпами. У прикладній науці відбулася чергова революція.
Народження Силіконової долини
Приблизно в той же час група з восьми інженерів, які працювали в каліфорнійській лабораторії напівпровідників під керівництвом того самого Шоклі, вирішила попрощатися зі своїм босом. На жаль, Шоклі був яскравою вченою, але нестерпною людиною. Ці інженери вирішили заснувати власну компанію Fairchild Semiconductor. Саме з неї почалася Силіконова долина.
Науковою частиною Fairchild став керувати Говард Мур, автор закону Мура, про який ще йтиметься. А ключову роль у майбутньому чіпів зіграв Боб Нойс — людина, яка знала, як поєднати фізику та комерцію . Нойс одночасно з Кілбі дійшов ідеї інтегральної схеми і запатентував її. Це навіть стало предметом судового позову. Втім, 1966 року Texas Instruments і Fairchild поділилися один з одним ліцензіями на виробництво. А Кілбі 2000 року отримав Нобелівську премію за винахід інтегральної схеми. Таким чином, ніхто в цій заплутаній історії таки не виявився забутим. Окрім примхливого германію.
Як підкувати блоху
Восени 1957 року СРСР запустив перший штучний супутник. Суперництво в космосі стало найгострішим політичним питанням двох наддержав. Це було те, що потрібне Бобу Нойсу та його компанії.
Перше велике замовлення на чіпи для Fairchild надійшло від НАСА, яке готувало політ на Місяць . Саме завдяки компактним мікросхемам комп’ютер, що керував «Аполлоном-11», важив лише 70 фунтів — у тисячу разів менше, ніж комп’ютер ENIAC, який розраховував на артилерійські траєкторії під час Другої світової війни. Крім того, кількість відмов нового обладнання була мінімальною. Найкращої реклами для чіпів не можна було й вигадати.
Texas Instruments, на яку працював Кілбі, теж почала співпрацювати з Пентагоном. Предметом угоди були інтегральні схеми для ядерних ракет — військові, само собою, були зацікавлені у їх максимальній точності. Чим більше розпалювалися відносини між США та СРСР, тим краще йшли справи у Texas Instruments.
Для обох компаній швидко постало питання масового виробництва чіпів. Чим вони менші, тим тонша робота — все одно що підковувати блоху. Рішенням стала фотолітографія. Суть методу в тому, що спочатку створюється зображення потрібної схеми складання, а потім переноситься на підготовлений зразок. Метод був запатентований наприкінці 1950-х і був дуже вчасно.
Звісно, сказати простіше, ніж зробити. Електрична блоха підковуватися не хотіла – на мікрорівні справі починали заважати різноманітні мікропричини аж до мізерного коливання температури. Співробітники Texas Instruments провели тисячі виснажливих експериментів із постійними коригуваннями. Але вони діяли у правильному напрямку, і найкращий доказ тому — пристрій, з якого ви читаєте цей текст.
Чіпи захоплюють світ
Вибір ринку
Пентагон був вдячним клієнтом, але Нойс із самого початку знав, що не розраховуватиме тільки на нього. Скільки грошей уряд не давав би військовим, їх завжди буде менше, ніж можна заробити на цивільному ринку.
Говард Мур у 1965 році сформулював правило: «В результаті технологічного прогресу потужність обчислювальних пристроїв подвоюватиметься кожні два роки». Отже, пристрої ставатимуть дедалі розумнішими і дешевшими. Вже 1960-х Муру було дуже неважко уявити комп’ютери у кожному будинку. Більше того, він та його колеги розуміли: не зробити це бізнес-стратегією було б злочином.
У 1960-х військові бюджети справді стали скорочуватися, але Нойс і його команда вже були готові вийти на цивільний ринок. Вони не тільки запропонували повну лінійку готових інтегральних схем, а й продавали їх надзвичайно дешево, іноді нижче за собівартість, щоб залучити клієнтів. І продажі зростали: якщо 1957 року у США продавалася 1000 комп’ютерів, то через 10 років — 18 700.
Тим часом у СРСР
А як були справи у головного противника США? За даними розвідки, у розробці напівпровідників СРСР наприкінці 1950-х відставав від Америки лише на два-три роки. У навіть виникла своя Силіконова долина — Зеленоград. Радянським вченим були чудово відомі інтегральні схеми, зроблені Texas Instruments.
Однак мало видобути готові чіпи — треба налагодити їхнє масове виробництво, а цього радянська промисловість зробити не змогла. Радянські чиновники найвигіднішою стратегією вважали просте копіювання того, що вже розроблено на Заході. Обладнання було не завжди високого рівня, а створити чи купити нове не виходило — західні держави домовились не ділитися технологічними розробками із комуністичними країнами. А ще радянські напівпровідники випускали для єдиного клієнта — оборонну промисловість. У 1960-х СРСР став неминуче відставати, хоча сам ще не цілком розумів це.
А тим часом на сцені з’явився новий ще не цілком оцінений гравець — Японія.
Лише продавці транзисторів?
У листопаді 1962 року в Єлисейському палаці відбулася зустріч прем’єр-міністра Японії Хаято Ікеда із президентом Франції Шарлем де Голлем. Де Голлю подарували транзисторний радіоприймач Sony. Глава Франції подарунок не оцінив: після зустрічі він у компанії своїх помічників саркастично назвав свого гостя “продавцем транзисторів”. Але добре сміється той, хто сміється останнім.
Радянський Союз Америці треба було тримати від себе на відстані, Японію США всіляко прагнули включити в свою економічну орбіту. Коли засновник корпорації Sony Акіо Моріта прибув у 1953 році до США, йому без проблем вдалося отримати ліцензію на виробництво транзисторів. Але на відміну від радянських інженерів у погонах Моріта не збирався просто копіювати транзистори. Він навіть не збирався створювати нові транзистори. Він вирішив зробити ставку на споживчі товари, що працюють на транзисторах. Наприклад, радіоприймачі.
Texas Instruments, до речі, вже намагалася ними торгувати, але не впоралася з маркетингом. Моріта ж усі сили вклав саме у маркетинг та рекламу. Японські фірми були готові платити чималі ліцензійні збори за знахідки Fairchild та Texas Instruments, а натомість випускали товари, без яких люди почувалися без рук. Якщо 1965 року японський експорт електроніки становив $600 млн, то 1985-го — фантастичні $60 млрд.
Так Японія та Америка стали залежати один від одного — поки що на взаємне задоволення .
Де взяти робочу силу?
Географія напівпровідникової технології ширилася. Чим більше створюється чіпів, тим більше потрібно робітників для їхнього складання. У США вічна проблема з профспілками — вони, бачите, виявляють надто велику цікавість до умов праці на фабриках. Азіатські робітники куди зговірливіші.
1963 року Fairchild відкрила перший завод у Гонконгу — Нойс вклав у нього особисті гроші. 25 центів за годину, які платила компанія, в Америці становили лише десяту частину зарплати, але в Азії це були добрі гроші.
Підприємство себе виправдало: у перший рік роботи було зібрано 120 млн. пристроїв, відмінний результат. Texas Instruments, Motorola та інші компанії із задоволенням наслідували цей приклад.
Ще 1955 року в США виник новий союзник — Тайвань, у 1960-ті маленькому острові як нікому іншому потрібні були гарантії захисту — Китай ставав дедалі агресивнішим. Почалася розробка плану американо-тайванської економічної інтеграції, суттєвий чинник цього плану — напівпровідники. У 1969 році на Тайвані з’явився перший завод зі збирання напівпровідників, через кілька років такий самий завод з’явився в Сінгапурі. Економіка Південно-Східної Азії дедалі більше зросталася з економікою США.
Чіпи на війні
Не до всіх азіатських країн США приходили зі світом. 1965 року почалися перші бомбардування В’єтнаму. За три роки на крихітну країну було скинуто 800 тисяч бомб — більше, ніж США, скинула на нацистів за всю Другу світову війну. На превеликий жаль американських військових, далеко не всі бомби влучали в ціль — у 1960-ті технічне оснащення ракет залишало бажати кращого, мова, по суті, йшла про бомбардування наосліп.
Але ж військові вже знали: їм допоможуть чіпи. Texas Instruments зайнялася розробкою ракет з лазерним наведенням і досягла успіху в цьому. 13 травня 1972 року залізничний міст Хамжонг у районі міста Тханьхоа, який за кілька років став символом безуспішних сліпих атак, був зруйнований прямим попаданням бомб із лазерним наведенням.
Війна у В’єтнамі була переважно партизанською, і авіанальоти були не найуспішнішим методом бойових дій. Цю війну США зрештою програли. Проте найкваліфікованіші працівники Пентагону зробили потрібні висновки: виникла зброя нового покоління . А вже у військовій гонці з СРСР керовані високоточні ракети взагалі були незамінними. Важливим був уже факт їхньої наявності, який прирікав радянську промисловість на довгу і витратну гонку озброєнь.
Ще одна комп’ютерна революція
У 1968 році Нойс та Мур звільнилися з Fairchild, щоб створити Intel. Через два роки нова компанія випустила свій перший продукт – чіп пам’яті DRAM (dynamic random access memory). До 1970-х комп’ютери запам’ятовували інформацію за допомогою намагнічених металевих кілець — неефективний спосіб. DRAM працюють у комп’ютерах до цього дня.
Більш того, чіпи пам’яті можуть використовуватися в різних типах пристроїв (на відміну від обчислювальних чіпів). І Intel вирішила зосередитися на DRAM: їх виробництво дешевше масштабувати.
А в листопаді 1971 року був випущений перший у світі комерційно доступний процесор Intel 4004. У перший рік він продавався не дуже добре, але для майбутньої мініатюризації комп’ютерів зіграв важливу роль.
Хто кому друг у світі чіпів?
Японія – конкурент
Американські чіпи DRAM були всім хороші — доти, доки співробітники Силіконової долини не здогадалися порівняти їх із чіпами, виготовленими в Японії. Виявилося, що ті виходять з ладу в чотири з половиною рази рідше. Якісна побутова електроніка і подавно асоціювалася у покупців з Японією. Більше того, японські інженери створювали продукти нового покоління, скажімо, портативні музичні плеєри (1979). А ще японці вільно торгували на американському ринку, а ось японський ринок для Силіконової долини був обмежений .
Напівпровідниковий бізнес Японії щедро субсидувався урядом, який не ускладнював, на відміну від американського, своїм інженерам життя будь-якими антимонопольними законами. Навіть якщо технологічні компанії були збитковими, влада підтримувала їх вигідними кредитами. Справа в тому, що до 1980-х років Японія стала країною дешевого капіталу. Заощаджень у населення накопичилося багато, майже всі вони лежали на ощадних рахунках, банкам було що позичати.
Саме це дозволило японським компаніям інвестувати в обладнання на 60% більше, ніж їхні американські колеги. Японці захоплювали ринок чіпів DRAM, дедалі більших успіхів вони досягали й у галузі фотолітографічного устаткування.
При цьому японський Nikon не тільки робив більш якісні фотолітографічні машини – він був уважнішим до обслуговування клієнтів. Чого, наприклад, не скажеш про GCA (Geophysical Corporation of America) — важливу для американського техноміру компанію, яка, однак, зосередилася не так на технологіях, як на складній грі з корпоративною статистикою (це допомагало маскувати втрати на ринку).
1978 року американські компанії на чолі з GCA контролювали 85% світового ринку фотолітографічного обладнання, через 10 років — лише 50% ринку. У 1986 році Японія взагалі обігнала США за кількістю вироблених чіпів. Східний партнер перестав бути партнером.
Заходи щодо порятунку
Силіконова долина стала все частіше звертатися до Білого дому з недвозначними закликами: чіпи — стратегічне виробництво, не можна, щоб Японія взяла гору. Уряд пішов назустріч: деякі закони у сфері фінансового регулювання були пом’якшені, а у сфері інтелектуальної власності, навпаки, стали більш жорсткими.
Крім того, була створена (наполовину на гроші Пентагону) корпорація Sematech, покликана координувати виробників чіпів та виробників обладнання для цих чіпів. Половина бюджету Sematech належала літографічній промисловості, насамперед аутсайдеру GCA. Зусилля не зникли задарма: GCA навіть вдалося впровадити у виробництво обладнання для фотолітографії у глибокому ультрафіолеті — останнє слово техніки на той момент.
І все ж таки… У GCA були хороші інженери, але погані менеджери. Інерцію колишньої бізнес-моделі подолати було непросто. Більшість кращих клієнтів вже перейшла в Nikon і Canon, і повернути їх виявилося непідйомним завданням для компанії. Настільки непідйомною, що на початку 1990-х GCA було закрито. Проте допомога кризової галузі надійшла з несподіваного боку.
Чіпи та чіпси
Мільярдер Джон Сімплот не просто далекий від індустрії мікропроцесорів — він навіть комп’ютером не користувався. Стан Сімплот зробив не на чіпах, а на чіпсах – був він картопляним магнатом, постачав заморожену картопля McDonald’s. Саме до Сімплоту наприкінці 1970-х звернулися за інвестиційною підтримкою брати Паркінсон, котрі вирішили випускати недорогі чіпи DRAM.
Здавалося, найгіршого часу для такого стартапу не придумати: американський ринок DRAM стискався, як крокренева шкіра. Однак Сімплот дав грошей, і в 1981 році було збудовано перший завод братів Паркінсон з виробництва чіпів, а наступного року випущено перший чіп DRAM . Компанія братів одержала назву Micron. У ті роки тільки вони та IBM випускали DRAM: надто низьку ціну на чіпи встановили японці.
Який був вихід із ситуації? Знижувати витрати, але підвищувати якість. Виробничий процес у Micron був спрощений, наскільки це можливо. Літографічні машини, куплені у сторонніх виробників, оптимізували інженери Micron під конкретні поточні завдання. Сам розмір чіпів було зменшено порівняно з японськими майже вдвічі, що вимагало неабиякої винахідливості.
І стратегія виявилася виграшною. На початку 1980-х мало хто вірив у перспективи американських DRAM – наприкінці 1980-х Micron становив реальну конкуренцію японським технологіям.
Intel знаходить новий ринок
Але це не єдиний рецепт успіху. Іноді, щоб виграти, потрібно бути параноїком.
Глава Intel Ендрю Гроув відомий своєю книгою «Виживають лише параноїки». У цій екстравагантній назві — його кредо. У період японського «наступу» Гроуву потрібно було прийняти непросте рішення. Піти з ринку DRAM було неприпустимо — однак Volkswagen оголосив би про припинення випуску автомобілів. Заробляти на ринку DRAM також не виходило.
Але, може, у такій ситуації треба обирати третій шлях? 1980 року Intel уклала контракт з IBM на створення чіпів для нового продукту під назвою «персональний комп’ютер». IBM найняла мало кому відомого програміста на ім’я Білл Гейтс для створення програмного забезпечення для новинки.
Влітку 1981 року перші персональні комп’ютери з чіпами Intel усередині надійшли у продаж. Гроув вирішив залишити DRAM японцям і повністю перейти на мікропроцесори. І з цього моменту перетворився на корпоративного термінатора, що йде до мети, незважаючи на перешкоди.
Насамперед, Гроув наказав підлеглим уважно вивчити управлінський досвід японців. Що дозволяє їм бути такими ефективними, навіть працюючи часом на не дуже потужному устаткуванні? Принципи корпоративної культури ретельно переносилися на ґрунт Силіконової долини. Раніше Intel заохочувала творчі пошуки, тепер це був конвеєр. Було звільнено 25% співробітників, а ті, що залишилися, підкорялися жорсткій виробничій дисципліні. Дороги назад не було.
Звісно, радикальним реформам допомогли й зовнішні чинники. Наприкінці 1980-х ієна різко подорожчала до долара, американський експорт подешевшав. А персональні комп’ютери розкуповувалися дедалі краще. І все-таки перш за все Intel зобов’язана своїми успіхами видатної, параноїдальної наполегливості та чуття Гроува.
Корея прийде допоможе?
Те, що для одних криза, для інших – можливості. За жорстокою конкуренцією США та Японії уважно спостерігали керівники південнокорейської компанії Samsung.
Напівпровідникова промисловість у Південній Кореї вже існувала, проте про проривні технології мови поки не йшлося. Можливо, настав підходящий момент для ривка?
Уряд дав зрозуміти Samsung, що готовий підтримати компанію дешевими кредитами. Однак і американці лили воду на південнокорейський млин. Новий східний партнер підірвав би монополію японців.
Силіконова долина готова була допомагати корейцям навіть технологічними секретами, у тому числі у сфері DRAM, яку в Америці ще вважали збитковою. У Силіконовій долині вірили, що ворог ворога може бути вірним другом.
Розумна тактика DARPA
Звичайно, Америка зовсім не перетворилася на технологічно відсталу країну. Зрештою, технології посилюють технології.
Чим розумнішими ставали комп’ютери, тим простіше було впроваджувати програми, що автоматизували створення чипів. Управління перспективних дослідницьких проектів Міністерства оборони США (DARPA) всіляко сприяло тому, щоб нові технології поширювалися в університетському середовищі. Саме завдяки університетським стартапам програмні засоби для проектування напівпровідників у 1980-ті перетворилися на самостійну галузь.
Ще одне важливе завдання — знайти сферу застосування дедалі більших обчислювальних потужностей. Наприклад, що потужніші чіпи, то більший обсяг даних можна передати у певному діапазоні радіочастотного спектра. Без підтримки DARPA не злетіли б компанії типу Qualcomm — нинішнього лідера з розробки бездротових засобів зв’язку. Підтримка життєздатних починань виявилася набагато розумнішою тактикою, ніж реанімування мертвих стратегій (ех, GCA!).
Американський реванш на Сході
17 січня 1991 року о третій годині ночі за багдадським часом США розпочинає війну проти Іраку. Це перша велика кампанія з часів В’єтнаму, і тепер Пентагон робить ставку на розумні високоточні ракети. Шість тижнів американці воюють лише з повітря, повністю знищуючи «Томагавками» військову інфраструктуру Іраку. Війна виявляється тріумфом технологій.
Крім безпосередніх бойових завдань, це ще й урок СРСР, чиєю застарілою зброєю борються іракці. Ефект тим сильніший, що цю війну весь світ може дивитись по телевізору завдяки цілодобовій трансляції CNN.
Тим часом на Далекому Сході події також складаються на користь Америки. У 1990 році японську економіку нарешті стрясає кризу. Роки дешевих грошей, які можна позичати будь-кому, не минули даремно.
Високі технології кризи теж не уникли: японські виробники не думали скорочувати виробництво DRAM, хоча Micron і Samsung вже заявили про себе як серйозні конкуренти. Виявилося, що багато побудованих на дешеві гроші заводів з виробництва чіпів не приносять прибутку.
Ще з’ясувалося, що японці просто проґавили вигідні інновації. Інженери Toshiba ще в 1981 році розробили принципово новий чіп пам’яті NAND, що запам’ятовує дані після вимкнення живлення. Але новинка залишилася нерозкрученою, і ініціативу перехопила Intel («виживають лише параноїки»!).
Однак найбільшою помилкою було те, що навіть найпросунутіші японські компанії на кшталт Sony пройшли повз персональні комп’ютери . Успіх Intel у цій сфері ніхто не повторив. У 1993 році Америка повертає собі перше місце з постачання напівпровідників. Ще через п’ять років статус найбільшого виробника чіпів DRAM переходить до Південної Кореї. Для Японії це поразка як комерційне, а й політичне. Протягом 1980-х там зміцнювався націоналізм і все частіше лунали заклики до реваншу. Тепер економічний стрес посилювався репортажами з Перської затоки. Чи можна ще недвозначно продемонструвати силу американських технологій?
Новий розклад сил
Найвигідніший аутсорсинг
На початку 1990-х США стали єдиною наддержавою. Однак виробництво чіпів не могло бути зосереджено в руках лише американських компаній — для цього воно було надто складним . Америка могла випередити Японію з постачання напівпровідників, проте вона вже не могла піти з Азії, виявившись повністю залежною від її робочої сили.
Крім того, в цей час заявляє про себе новий гравець Тайвань. Так, на ринку напівпровідників Тайвань був уже кілька десятиліть, проте саме зараз дозрів для того, щоб забезпечити прорив у цій сфері. Відповідальним за підготовку технологічної революції був призначений Морріс Чанг, який понад 20 років пропрацював у Texas Instruments і виношував плани (безуспішні) стати головою цієї компанії. Уряд Тайваню дав йому карт-бланш: він готовий підтримати будь-які його починання, виділивши на це будь-які гроші.
І Чанг виправдав очікування. Його головна ідея була така: що, якщо розділити процеси розробки та виробництва чипів? Texas Instruments та Intel робили і те, й інше. Однак у міру розвитку технологій вартість виробничого обладнання зростатиме. Але зростатиме і попит на чіпи в різних сферах — від автомобілів до побутової техніки. У розробників чіпів є цінні ідеї, але немає заводів їхнього втілення. Словом, Тайвань міг стати аутсорсинговою агенцією для всього світу.
Так, у 1987 році виникла Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) — компанія, яка стане безумовним лідером на ринку напівпровідникових виробів. Її феномен можна порівняти з книгодрукуванням Гутенберга , що в рази здешевило створення книг і тим самим породило величезну кількість нових авторів.
Ця бізнес-модель була взаємною: автори підтримують масове виробництво, масове виробництво залучає нових авторів з дедалі більш зухвалими технологічними ідеями. І головне: розробники можуть конкурувати один з одним, але не з TSMC!
Якби не Гутенберг, Європа не знала жанру роману. Якби не TSMC, смартфони з’явилися б набагато пізніше. Без цієї бізнес-моделі не злетіли б ні Nvidia, ні Qualcomm. Перший світ завдячує графічними процесорами, які виявилися корисними для обчислень найширшого спектру (сьогодні без чіпів Nvidia не обходяться центри обробки даних). Другий ми завдячуємо якісним супутниковим зв’язком.
Усі вирішують нанометри
Перенесемося зі світу відчайдушних бізнес-рішень у світ фізичних явищ. Адже Закон Мура ніхто не скасовував. Чіпи ставали дедалі менше, але це означало, що інструменти їхнього створення були потрібні дедалі точніші.
Як ми пам’ятаємо, ще з 1960-х ключову роль у виробництві чіпів відігравала фотолітографія. У ній має значення довжина світлової хвилі: чим вона менша, тим більша роздільна здатність. На початку 2000-х з’явилася технологія ультрафіолетової літографії: тут довжина хвилі — нікчемні 13,5 нанометра, це нижня межа спектра, майже рентгенівське випромінювання.
Керувати таким світлом можна лише у вакуумі за допомогою ідеально гладких дзеркальних лінз. Наскільки гладкими? Якщо таку мікролінзу збільшити до площі Німеччини, то розмір її шорсткості не перевищить 1 мм.
Яка компанія візьме на себе створення такого точного обладнання? У жодного з діючих гігантів галузі грошей на це не вистачало. Довелося об’єднуватись. Сумарні інвестиції TSMC, Intel і Samsung склали близько $20 млрд. Більшість цих грошей була вкладена в одну-єдину нідерландську компанію ASML. Саме вона стала безперечним лідером літографічної галузі. Усі, хто створював чіпи, тепер повністю залежали від ASML.
Дехто в США висловлював побоювання: мовляв, небезпечно тримати всі яйця в одному кошику. Однак світ на початку 2000-х вірив у силу глобалізації. Хіба вигідно воювати країнам, чиї ділові інтереси залежать один від одного?
Intel отримала найменшу вигоду від гігантських вкладень в ASML з власної вини. Її лідери, як і раніше, наполягали на інтегрованій моделі «розробка + виробництво», по суті, своєю консервативною та негнучкою. І якщо, наприклад, TSMC, що виробляє різні чіпи для різних компаній, була відкрита різним пропозиціям, то Intel фактично конкурувала з власними клієнтами, нав’язуючи їм заздалегідь певні стандарти. Крім того, TSMC набагато раніше Intel задіяла УФ-літографію.
З’являється Джобс
У 2001 році Apple випустила iPod – перший і, як вже тоді було зрозуміло, не єдиний продукт, що започаткував світову гаджетоманію. Які ж чіпи будуть усередині нових пристроїв?
Intel, яка домінувала на ринку ПК, використовувала архітектуру чіпів x86 – далеко не останнє слово техніки. Але змінювати архітектуру не хотіла: навколо колишніх рішень вже створена своя екосистема, до того ж чіпи x86 стали в нагоді для центрів обробки даних, яких виникало все більше. Договір з Джобсом видався компанії невигідним, витрати переходу на нову архітектуру — невиправдано високими. Тепер у Intel прибуток цінували більше інновацій.
Ця стратегія Intel виявилася гарною лише в короткостроковій перспективі. У чіпів Intel є властивість, яка згодом стала недоліком: вони опрацьовують інформацію послідовно. Це годиться для окремих ПК, але не для штучного інтелекту з його гігантськими обсягами обчислень. Нині Intel не домінує над ринком чіпів для центрів обробки даних.
У 1990 році Apple з партнерами започаткувала компанію Arm, щоб проектувати процесорні чіпи на основі нової архітектури. Ринок ПК архітектурі Arm відвоювати вже не вдалося, але це було й не потрібно – вона знадобилася для невеликих портативних пристроїв. Наприклад, для мобільних телефонів.
Джобс звернувся до архітектури Arm – і за кілька років заробляв на смартфонах більше, ніж Intel на процесорах для ПК. Intel втратила ринок мобільних пристроїв назавжди – а це третина всіх чіпів, що продаються в світі.
Зроблено… не в Америці
iPhone є гарним прикладом глобалізації в бізнесі. На це недвозначно вказує напис на кожному девайсі: Designed by Apple in California Assembled in China. Напис, однак, замовчує про те, що процесори Apple для iPhone виробляються на Тайвані і тільки там: Apple цілком залежить від TSMC .
Одним з тих, кого турбував такий стан речей, був не Джобс, а… Ендрю Гроув. Він уже давно не був у Intel, але його ділова хватка (параноя) нікуди не поділася. Гроуву, як давньому кіногерою, було за державу прикро. У вигоди глобалізації він не вірив і, до того ж, дещо знав про ціну втрачених можливостей.
Виробництво чіпів DRAM зосереджено у Східній Азії – куди це годиться? Ринок чіпів NAND теж майже весь азіатський: створення однієї фабрики з виробництва цих чіпів коштує $20 млрд, такі вкладення можуть дозволити собі лічені компанії — простіше віддати чіпи на аутсорсинг TSMC.
Але Гроув не був героєм свого часу. До його застережень мало хто дослухався.
Звичайно, без Америки, як і раніше, було нікуди. Жодна країна не могла створити передовий чіп без програмного забезпечення, яке надавали лише три американські компанії — Cadence, Synopsys та Mentor. Інша річ — правила експорту. На думку лідерів Силіконової долини, їхній час було посилити. Уряд заперечував: Китай 2000-х — це не СРСР 1970-х, надто тісно пов’язаний із США економічно. А якщо Америка перестане бути його партнером, з КНР охоче торгуватиме Європа. Можливо, США просто потрібно не зменшувати темпи розвитку інновацій? Так би мовити, бігти швидше за інші країни? Про те, що одного разу японці вже обігнали Америку, у Білому домі, здавалося, забули.
А що ж Китай?
Плани щодо захоплення ринку
У тому ж році, коли на Тайвані виник TSMC, лише за кілька миль на південний захід колишній офіцер Народно-визвольної армії Китаю, а нині підприємець Жень Чженфей заснував компанію Huawei.
Китай на той час майже на 10 років відставав від решти світу у сфері передових технологій — далася взнаки руйнівна політика Мао. Тепер чіпи було проголошено стратегічним напрямом промисловості.
Флагманом стала заснована в 2000 Річардом Чангом (не плутати з Моррісом) компанія Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC). Чанг залучив $1,5 млрд. інвестицій, причому половину цих грошей надали американські інвестори. Для управління заводами SMIC було залучено сотні іноземців. Зарубіжний досвід виявився вирішальним чинником. До кінця 2000-х SMIC відставала від світових лідерів галузі лише на кілька років.
Однак її річний виторг становив лише десяту частину виручки TSMC. За 20 років ХХІ століття Китай витратив на імпорт мікросхем більше, ніж на нафту. При цьому китайських лідерів залежність від іноземних постачань турбувала значно сильніше, ніж американські. Усі, хто мав відношення до цієї галузі, розуміли, що Китай не створив нічого унікального у сфері напівпровідників. І навіть частка дешевої робочої сили у ньому згодом скоротилася.
Уряд ухвалив амбітний план: скоротити імпорт чіпів з 85% у 2015 році до 30% у 2025 році. При цьому, на відміну від Тайваню, Японії та Кореї, Китай хотів не зміцнювати зв’язки з Силіконовою долиною, а навпаки, всіляко від неї відмежовуватися. Але водночас бути у курсі всіх американських технологічних секретів.
Дехто в Америці сам йшов на контакт із Китаєм — наприклад, IBM та Advanced Micro Devices. Зрештою, йшлося ж про величезний ринок збуту. До того ж, деяким компаніям легше знайти інвесторів у Китаї, ніж на Уолл-стріт. Звісно, з американського боку ніхто не збирався ділитися критично важливими технологіями. Але Китай влаштовували і не дуже критичні.
Уряд, зрозуміло, не скупився на підтримку. У розпорядженні Національного інвестиційного фонду промисловості інтегральних схем Китаю, відомого також як Великий фонд, понад $52,5 млрд. 84% цих коштів йде компаніям з виробництва мікросхем.
IT-холдинг Tsinghua Unigroup за очевидної підтримки китайської влади в середині 2010-х скуповував одну за одною компанії з виробництва чіпів — націлювався навіть на TSMC.
Шпигун чи ні?
Повернемося до Huawei. Сьогодні це головний конкурент Apple та Samsung на ринку смартфонів. На відміну від Tencent чи Alibaba, Huawei робить ставку не на внутрішній, а на глобальний ринок – це її головна відмінність та перевага. Крім того, вона витрачає величезні гроші на інноваційні розробки — приблизно $15 млрд на рік (таке можуть собі дозволити лише гіганти ринку на кшталт Amazon).
Як і Apple, Huawei сама розробляє найважливіші процесори своїх пристроїв. Як і Apple, Huawei передає їх виробництво на аутсорсинг TSMC (це другий за величиною клієнт тайванської компанії).
Смартфони – не єдине, що Huawei пропонує світові. Поряд з фінською Nokia та шведською Ericsson це найбільший постачальник найбільш якісного обладнання для вишок стільникового зв’язку, у тому числі 5G. У мережах 5G інформація передається до 100 разів швидше, ніж у 4G. Проте питання в тому, на кого працюватиме ця інформація.
У 2018 році Австралія провела навчання з метою перевірити, які збитки завдасть країні зламування мереж 5G. Виявилося, що потенційні зломщики можуть отримати прямий доступ до всієї інфраструктури країни. Після цього Австралія заборонила Huawei постачати обладнання для мереж 5G у країні.
США давно і відкрито підозрюють Huawei у шпигунстві на користь китайської влади. У 2018 році Трамп підписав указ, який забороняє державним установам та їх підрядникам використовувати обладнання Huawei та іншого китайського виробника ZTE. У 2019-му влада США заборонила Huawei купувати обладнання та технології у американських постачальників без дозволу Вашингтона. А 2020-го новий торговий закон США взагалі заборонив продаж Huawei будь-яких товарів, виготовлених з використанням американських технологій.
В останні роки торговельна війна між США та КНР йде у перманентному режимі. Один із найяскравіших епізодів цієї війни мав місце у 2018 році та пов’язаний з китайською компанією Fujian Jinhua. Вона займалася виробництвом чіпів пам’яті DRAM. Технологію виробництва пам’яті допомагає їй розробляти компанія United Microelectronics Corporation (UMC). І ось на початку 2018 року UMC звинуватила американську компанію Micron у порушенні патентів на виробництво чіпів пам’яті. Раніше, однак, Micron за допомогою влади Тайваню припинила перехід на роботу до китайських інженерів десятків колишніх своїх співробітників (деяким і зовсім було звинувачено в крадіжці комерційної інформації). Зрештою, міністерство торгівлі США взагалі заборонило всім американським компаніям вести бізнес із Fujian Jinhua — чутливим ударом для влади Китаю.
Втім, дії Америки не виглядають надто послідовними. Tencent і Alibaba жодних проблем із купівлею американських чіпів не мають. А Huawei можна купувати більш старі технології 4G. Китай відреагував на санкції дуже м’яко — хоч і натякав на те, що складає якийсь «список небажаних організацій», ходи йому не дав. Європа ж налаштована Huawei більш терпимо і постачати обладнання для мереж 5G не забороняє. Можливо, європейцям простіше змиритися з технологічним прогресом Китаю?
Війни гарячі та холодні
А ще Китай, ясна річ, розвиває військово-космічне озброєння. Для цього потрібні найкращі технології. Вражаючі новини зі світу китайських технологій з’являються щомісяця. Для китайських поліцейських розроблені смарт-окуляри, які видають ім’я та адресу людини за пару хвилин… У країні створена найбільша мережа камер відеоспостереження, за допомогою якої формується «рейтинг суспільної надійності»… За даними США, влада Китаю вже використовує штучний інтелект для стеження за уйгурами-мусульманами на північному заході країни.
Все це, однак, ще не є гарантією майбутньої перемоги Китаю в гонці озброєнь. СРСР колись першим запустив супутник, проте космічні перегони програв. Проте експерти насторожі. Для успішного застосування штучного інтелекту потрібні три умови: дані, розумні алгоритми, обчислювальні потужності. За першими двома показниками Китай вже зрівнявся зі США (за третім залежить і від Америки, і від Тайваню). 30% провідних світових дослідників у галузі штучного інтелекту родом із Китаю (із США лише 20%).
Наскільки швидко Китай може вирватися вперед? За найоптимістичнішими прогнозами, тільки на розробку конкурентоспроможних чіпів у Піднебесної піде щонайменше п’ять років. Щоправда, доти військові можуть без особливих проблем купувати потрібні технології в Америці, незважаючи на її експортні обмеження.
Військова перевага в сучасних війнах не в тих військ, які займають фізичний простір, а в тих, що заволоділи електромагнітним спектром. Саме на цьому рівні координується зв’язок людини та бойових машин. Доступ до цього діапазону забезпечують напівпровідники.
Уряд США давно не є ключовим клієнтом галузі, на його частку припадає лише 2% ринку чіпів. Таким чином, залежність США від Тайваню та Кореї у виробництві перетворюється на стратегічну загрозу. При цьому вся промисловість мікросхем від Intel до Qualcomm залежить від китайського ринку. Американські технологічні компанії продовжили постачати свою продукцію Huawei і після того, як влада включила компанію до чорного списку. Як сказав один американський чиновник, «головна проблема в тому, що наш клієнт №1 це наш конкурент №1».
Хто сильніший?
Одні експерти зауважують, що американські санкції лише посилять підтримку китайських технологічних компаній владою. Інші заперечують: далеко не завжди величезні субсидії витрачаються раціонально, іноді вони взагалі розкрадаються .
Яскравий приклад — крах компанії з виробництва кремнієвих чіпів Wuhan Hongxin (HSMC) вартістю $18,5 млрд, яка кілька років залучала нові інвестиції та імітувала бурхливу діяльність із запуску просунутого обладнання.
Втім, навіть легальна купівля китайськими компаніями цінних технологій — не найкраща тактика: вони старіють надто швидко, а коштують надто дорого. Створення власного, незалежного від США технологічного ланцюжка, що включало б і розробку, і виробництво, і постачання чіпів, поки залишається утопією, причому дорогою — за найсприятливіших для Китаю умов цей процес займе не менше 10 років і коштуватиме більш ніж $1 трлн.
Китаю розумніше зосередитися на реалістичних цілях:
- задіяти не архітектури x86 (для ПК) або Arm (для мобільних пристроїв), ліцензії на які США та Британії, а RISC-V з відкритим вихідним кодом;
- вкладати гроші у технологічні системи попереднього покоління: для смартфонів вони застаріли, але для різноманітної побутової техніки та навіть для автомобілебудування цілком годяться;
- інвестувати у дослідження матеріалів, які можуть стати альтернативою кремнію, наприклад нітриду галію (це може забезпечити перевагу у виробництві електромобілів);
- розширювати споживчий ринок за межами Китаю та збільшувати свою частку у світових ланцюжках поставок.
Варто пам’ятати ще одну перевагу КНР: інтереси влади та бізнесу тут збігаються майже на 100%. Китайська влада готова врятувати навіть збитковий бізнес і ніколи не скупиться на додаткові субсидії. Китайські заводи з виробництва чіпів продовжували працювати навіть у березні 2020 року.
В результаті частка Китаю у виробництві чіпів цілком може зрости з нинішніх 15% до 24% світового обсягу до 2030 року.
США, своєю чергою, сильні над виробництві, а розробці чіпів. Ще Америка може розраховувати на те, що:
- всі найбільші компанії зі створення чіпів розташовуються у країнах – союзниках США (Японія, Корея, Тайвань);
- компанії на зразок Nvidia, які матимуть все більший вплив у сфері штучного інтелекту, належать США;
- Найбільший гравець ринку Intel готова до перезавантаження. Новий глава компанії Пет Гелсінгер вже уклав вигідну угоду з ASML на замовлення нового літографічного обладнання і має намір залучати великих клієнтів.
При цьому Intel продовжує бути залежною від аутсорсингу TSMC . Останніми роками TSMC і Samsung відкрили нові філії в США, проте це не означає, що компанії готові ділитися із західним партнером своїми технологічними секретами.
Майбутнє чіпів
Все вирішує політика
Не треба бути великим знавцем геополітики, аби зрозуміти, де сьогодні перетинаються інтереси Китаю та США. На Тайвані.
За словами Міллера, замість глобалізації виробництва чіпів відбулася тайванізація. TSMC за десятиліття перетворилася на незамінного гравця на ринку чіпів. Однак бізнес тут невіддільний від політики.
Територіальні претензії Китаю відомі. Відомо також, що США за Тайваню. Що, якщо КНР вирішить напасти на острів? Як розвиватимуться події? Просте захоплення фабрик TSMC, звичайно, не забезпечить Китаю переваги: щоб компанія продовжила виробляти чіпи, потрібна американська, голландська, німецька, корейська участь. Проте військові дії зупинять виробництво, обірвуть ланцюжки поставок — світ перекриє кисень.
Через брак чіпів, що виробляються на Тайвані, обчислювальні потужності технологій по всьому світу скоротяться на 40%. Виробництво процесорів для ПК, включаючи чіпи Apple, скоротиться на третину. Розгортання мереж 5G буде зупинено майже повністю.
Згідно з опитуваннями, 45% мешканців Тайваню вважають напад Китаю на острів малоймовірним. Однак у сучасному світі ми вже не можемо розраховувати ні на такі опитування, ні на миролюбність політиків.
…чи все-таки правило Мура?
Без чіпів ми і наша техніка відразу стали б «сліпі» та невмілі. Попит на них тільки зростатиме. А пропозиція?
Правило Мура часто називають законом, але, строго кажучи, це не так. Нескінченне стиск транзисторів суперечить законам фізики. І що більше ми їх стискаємо, то дорожче це обходиться.
Однак головне питання не в тому, наскільки крихітними будуть чіпи, а наскільки великою буде їхня обчислювальна потужність. Над цим працюють усі IT-гіганти та сотні стартапів. Чіпи стають все більш спеціалізованими, що підвищує їхню ефективність. І їх простіше комбінувати у різних технологічних системах та приладах.
Коли ми досягнемо межі обчислювальної потужності? Поки що це невідомо.
10 найкращих думок
1. По-справжньому світ залежить немає від нафти чи золота, як від кремнію.
2. В результаті технологічного прогресу потужність обчислювальних пристроїв подвоюватиметься кожні два роки. Це правило Мура працює з 1965 року. Завдяки йому гаджети дешевшають.
3. Якщо бажаєте розвивати технологічний бізнес, розраховуйте не військові бюджети, але в громадянський ринок.
4. “Просто скопіюй це” – найгірша стратегія, якщо ви займаєтеся технологіями. Доведено СРСР.
5. Якщо компанія прагне не інновацій, а лише прибутку, то рано чи пізно вона залишиться і без інновацій, і без прибутку. Підтверджено Intel.
6. Роль TSMC для технології як роль Гутенберга для друкарства. Без тайванського аутсорсингу смартфони з’явилися б набагато пізніше.
7. Проблема світу високих технологій у цьому, що головні клієнти у ньому одночасно головні конкуренти.
8. Для успішного застосування штучного інтелекту потрібні три умови: дані, розумні алгоритми, обчислювальні потужності. За першими двома показниками Китай вже зрівнявся зі США.
9. Весь світ технологій залежить від крихкого світу на Тайвані. Якщо там вибухне війна, цифрова реальність переживе колапс.
10. Головне питання не в тому, наскільки крихітними будуть чіпи, а наскільки великою буде їхня обчислювальна потужність. Поки невідомо, коли ми досягнемо цієї межі.
Інша її назва – Силіконова, але зміст той самий: кремній англійською – silicon.
«Аполлон-11» – космічний корабель, який у 1969 році доставив американських астронавтів на Місяць.