Когда (весной 1969 года) 3101 была представлена публике, все восемнадцать работников фирмы Intel (трое на костылях) собрались в кафетерии чтобы поднять бокалы шампанского за общий успех. Компания была готова начать – и показала всей индустрии, что она может стать серьезным конкурентом, инноватором, и с достаточной производительностью, чтобы достичь высоких скоростей производства и выйти на рынок в кратчайшие сроки. Однако страх перед высокой скоростью, которую показала корпорация Intel, несколько смягчался осознанием того, что фирма наметила своей целью предсказуемый рынок SRAM.
Но это была лишь коммерческая обманка. В течение нескольких месяцев Intel потряс мир, вначале представив классическую биполярную память с диодами Шотки (модель 3301), но в индустрии 1,024 бит, а затем, что поразило всех, модель 1101 SRAM, но на металл-оксид-проводник-технологии (МОП-технологии).
Что касается модели 3301, как и для других ранних технологий компании, толчком к ее созданию послужил заказ покупателя, желающего получить передовую модель и, в чем Intel была сильна, качественный дизайн. В этом было основное преимущество имиджа главного мозгового фонда полупроводниковой промышленности: все самые интересные идеи сначала приходили в Intel.
Модель 1101 поразила рынок не своим появлением, хотя по сравнению с конкурентами она и выглядела выдающейся, но своим неожиданным технологическим процессом. Когда все уже было решили, что Intel всего лишь еще одна компания, работающая с биполярными технологиями, был представлен серьезный продукт на МОП.
Почему МОП? Вот технические описание от Мура: «МОП-технология транзисторов, также называемая МОП с кремниевыми затворами, – это электродный вывод, через который проходит ток от металлических к неметаллическим частям электросхемы. В большинстве схем подача тока осуществляется через металлические проводники, однако в некоторых схемах ток проходит часть пути по неметаллическим проводникам, таким как кремниевая пленка. Новый процесс МОП предлагает принцип саморегистрации (это означает, что слой структуры автоматически выравнивается по слою, уже присоединенному к пластине), таким образом устройство может быть меньше и работать на более высоких частотах. Кроме того, это позволило нам свободнее работать с взаимосвязью между различными слоями».
Проще говоря, МОП не был так же быстр, как биполярные технологии, однако его было проще спроектировать и изготовить, и он мог быть меньше и обладать большей плотностью. Не менее важной деталью, как отметил Мур, был новый элемент дизайна транзистора – кремниевый затвор. Этот элемент упрощал процесс размещения слоев на поверхность чипа, при помощи использования области электрода каждого транзистора, как маскирующего элемента для легирования окружающих стока и истока области.
Все это лишь сложные объяснения, доказывающие, почему данный элемент упростит процесс производства. Немаловажно, что он сделал транзисторы на поверхности МОП чипов самоустанавливающимися, что, в свою очередь, улучшило показатели скорости производства, по сравнению с биполярными конкурентами. Нет сомнений, что улучшенное качество и уменьшенный размер изменят компьютерную индустрию, сделают возможным производство дешевых мини-компьютеров для малого бизнеса и создадут фундамент для революции в сфере персональных компьютеров. Изобретатель технологии кремниевых затворов, юный итальянский физик Федерико Фаджин, пока что работающий в Fairchild, вскоре войдет в число величайших изобретателей своего века и изменит историю Intel.
Как уже говорилось ранее, переход от биполярных к МОП-технологиям был крайне непрост, и к 1970 году многим фирмам еще это не удавалось. Однако Intel удалось не только сделать скачок к МОП, по пути добавив технологию кремниевых затворов, но и практически не приложить к этому усилий, хотя они и были лидерами среди производителей биполярных технологий. Так как первый чип Intel произвел фурор среди покупателей, поставщиков и торговой прессы, переход к МОП-технологии тем более заслуживает уважения.
Чуть больше чем через год Intel уже был в передних рядах индустрии микросхем. И у него все еще был козырь в рукаве. Опять же, источником был внешний производитель, охотившийся за передовыми технологиями.
На этот раз это был амбициозный новый клиент – Honeywell. До настоящего момента его фирма – крупнейший в мире производитель мэйнфрейм-компьютеров. В октябре 1959 года наиболее крупная фирма в данной индустрии представила свой первый ПК для малого бизнеса, модель 1401, и остальные Семь Гномов (так их называли в свете их малого размера, по сравнению с Белоснежкой Big Blue) потратили все шестидесятые годы, чтобы догнать успех. Honeywell в 1963 году в ответ создал модель 200, и все семидесятые годы компания совершенствовала дизайн.
Именно в ходе попытки очередного улучшения Honeywell (в 1969 году) обратился в Intel с вопросом, не может ли он создать чип динамической памяти с произвольным доступом (DRAM).
DRAM вскоре стали главной движущей силой в полупроводниковой индустрии. Изготовленные на основе биполярной технологии, они требовали крайне мало транзисторов на вычислительную ячейку. Это сделало их невероятно более быстрыми и более выгодными по плотности транзисторов, чем любой другой чип интегральной схемы. Таким образом, DRAM и тогда, и сейчас (хотя их во многом заменили карты памяти) устанавливает темпы производительности большинства устройств и оказывается в центре практически всех граф Закона Мура. Но, как и все движущие силы, DRAM был создан для скорости, не для долговечности. В отличие от SRAM, которые способны удерживать всю информацию до тех пор, пока будут получать питание, DRAM постепенно теряет заряд и требует периодической замены.
В Honeywell хотели, чтобы Intel изготовил для них DRAM всего с тремя транзисторами на ячейку, что было принципиальным нововведением для своего времени (у современного DRAM всего лишь один транзистор и один конденсатор). Honeywell пришел в правильное место, допустив лишь одну ошибку – он доверил Intel только производство, потребовав следовать его собственному дизайну.
Intel сделал в точности то, что от него требовали, и в 1970 году представил на рынок модель 1102, 1-килобитный МОП DRAM. Honeywell был полностью удовлетворен результатом, но Intel не был. Дизайн не обладал достаточной производительностью. Так что Гордон Мур распорядился создать секретное внутреннее подразделение – что примечательно, учитывая, что в компании все еще работало меньше сотни человек, – чтобы изобрести новый 1-килобитный МОП DRAM, отличный от уже созданного для Honeywell. Секретное – во избежание конфликта интересов.
Intel хотел не просто создать лучшую карту памяти, но обойти всех конкурентов. Так же, как и в Fairchild, Нойс установил цену в 1 цент за бит – удалось бы это Intel, их карта памяти была бы не только наиболее высокотехнологичной, но и самой дешевой. Подобную комбинацию было бы не остановить.
Это было непростое испытание. Чертежи новой микросхемы были созданы Джоэлом Карпом и разработаны Барбарой Мэйнс (таким образом, этот чип стал первым, созданным в соавторстве с женщиной). Потребовалось пять переработок чертежей, чтобы добиться приемлемого качества производства. Темпы производства всегда были важны для индустрии микросхем, но для Intel было особенно важно выпустить данный чип, так как он стал бы первым коммерческим DRAM.
Модель, получившая название 1103, была представлена публике в октябре 1970 года. Время было выбрано идеально: биполярные чипы с их скоростью и выносливостью соответствовали требованиям военного и аэрокосмического MIL-SPEC, они идеально подходили Министерству обороны для войны во Вьетнаме, противостоянию Советскому Союзу в холодной войне и НАСА для космической программы. Но в начале семидесятых, когда две из трех проблем оказались неактуальными, небольшие и дешевые микросхемы МОП стали актуальны для возникающего мира бытовой электроники.
Мир полупроводниковых технологий, теперь во главе с Intel, совершил принципиальный переход и никогда не оглядывался назад.
К концу десятилетия DRAM становятся «валютой» полупроводникового бизнеса – они были так важны для индустрии компьютеров, калькуляторов и видеоигр, что Япония, стараясь захватить американскую электронную индустрию, была вынуждена создать свои собственные SRAM.
Имея модель 1103, Intel больше не нужно было доказывать свое превосходство в бизнесе карт памяти, это устройство становилось жизненно важным для всей электроники. Меньше чем за два года компания заняла лидирующее положение в производстве биполярных и МОП SRAM и стала создателем технологии DRAM. Более того, каждое из устройств устанавливало новые стандарты в вопросах емкости, показывая, что Intel способен не только создавать новое, но и лучшее в каждой сфере. В то время Intel использовал ряд полупроводниковых компаний лишь для того, чтобы те строили их заводы и помогали достигать необходимой скорости производства. Таким образом, Intel обошел всех конкурентов. Любая фирма, желающая заниматься картами памяти, понимала, что ей придется конкурировать с Intel, так что многие выбирали более безопасный путь производства иных технологий полупроводникового мира.
Несмотря на свое позднее появление на рынке, всего за два года Intel выиграл первую войну в мире карт памяти. Однако в тайных лабораториях компании небольшая группа людей готовила новый прорыв – который должен был изменить цифровой мир настолько радикально, что революция транзисторов и интегральных схем отошла бы на второй план. Он должен был необратимо изменить мир и стать самым популярным продуктом в истории. Он должен был заставить Intel принять самое важное решение за весь период его существования. В результате яркий эпизод становления корпорации станет настолько несущественным, что выпадет даже из официальной истории компании.
Часть третья. Дух времени (1972–1987)
Глава 14. Чудо в миниатюре
Был еще один клиент, на этот раз совсем неожиданный, повлиявший на путь Intel.
Первым крупным электронным рынком, использующим полупроводники, оказались настольные вычислительные машины. Табуляторные машины были стары, как абак.
Проникновение электронных технологий в мир вычислительной техники было неизбежно. Процесс начался в ранние 50-е, когда публике был представлен первый «электронный» калькулятор, хотя к тому моменту многие еще использовали вакуумные лампы и электрические реле. Первопроходцем в этой области оказалась фирма Casio, заставившая мир заметить (хотя в большинстве своем проигнорировать), что японская электронная индустрия, до того момента ничем не выделявшаяся и даже бывшая объектом насмешек, решила заполучить себе зарождающийся мир битовой электроники. Вскоре и прочие японские фирмы, такие как Canon, Sony и Toshiba, решили вступить в игру наравне с ветеранами Olivetti, Monroe и Smith-Corona.
В 60-е, вместе с появлением дешевых карт памяти и логических чипов от Fairchild, TI и Motorola, участники гонки начали создавать маленькие и легкие настольные вычислительные машины на основе интегральных схем. Компания Friden представила первую транзисторную вычислительную машину в 1963 году. Вскоре после этого Toshiba показала свою вычислительную машину с полупроводниковой картой памяти. В 1965 году компания Olivetti выпустила первую программируемую настольную вычислительную машину – предшественницу персональных компьютеров.
Это были отличные новости для полупроводниковой промышленности, так как это означало появление нового рынка, отличного от жестко контролируемого и цикличного военного рынка MIL-AERO. Кроме того, это сыграло роль в росте спроса на дешевые карты RAM и повлияло на становление стратегии Intel.
К концу 60-х, создав прецедент для многих последующих бумов потребителей технологий, вычислительные машины испытывали вертикальный рост, так как цены оставались прежними, производительность повысилась, а продавцы (за ними – и покупатели) все больше обращались к новым домашним/офисным приборам. Кроме того, создавая причину будущих мыльных пузырей потребителей технологий, вычислительные технологии стали привлекать вначале десятки новых конкурентов, мечтающих разбогатеть в одночасье, а затем и новые сегменты субрынков.
К 1970 году на рынке было уже больше сотни вычислительных компаний, и пока новички занимались машинками для производства печенья с четырьмя функциями, другие, более крупные и амбициозные, фирмы пытались сделать многофункциональные устройства. Уменьшить их размер так, чтобы они помещались в руке. Или настолько понизить затраты на производство, чтобы превратить в сравнительно дешевый товар основные модели, сократить прибыль конкурентов и вытеснить их при помощи капиталовложений в маркетинг и дистрибуцию. Первую тактику, как правило, применяли американские фирмы, например Hewlett-Packard. Американские и японские компании-ветераны, такие как Casio и TI, избирали вторую. А гигантские японские компании, такие как Canon, – третью. Таким образом, произошедшая индустриальная встряска коснулась каждого, и не все справились.
Одной из таких обреченных компаний оказалась японская Busicom. По крайней мере, так она называлась в 1969 году. Застав судьбу компаний-однодневок периода вычислительного бума, Busicom также известна своим участием в ETI и Nippon Calculating Machines. Busicom не была главным конкурентом в мире вычислительной техники, но не была и последним. У ее работников не было ни бизнес-хватки, ни достаточных инвестиций, чтобы выиграть, но была рисковая предпринимательская смелость. Так что когда в 1969 году многие конкуренты начали осознавать, что их ждет кризис и бизнес-забвение, Busicom отказалась сдаться, наоборот, она решила поставить все на кон, на одну технологию, способную вывести ее в лидеры.[79]
В тот момент в мире полупроводниковых технологий уже начали догадываться, что можно создать такой чип МОП, который содержал бы сразу несколько функций. Более того, можно создать такой чип, который одновременно содержал бы логически/вычислительную, только для чтения ROM (для поддержки программ прошивки), кэш памяти с произвольным доступом RAM (для входящих данных исходящих результатов), управление входом/выходом и управление мощностью. В теории подобные функции можно было бы соединить на одной схеме, собрав их вместе, создать мультисхему – материнскую плату, калькулятор. Теоретики назвали этот мультичип микропроцессором – процессором на чипе, – так как он соединял все функции чипов на одном чипе, став процессором вычислительной машины.
Нет такого момента, который можно было бы назвать пиком в изобретении микропроцессора. Гордон Мур сказал бы: «Не было никакого реального изобретения (в техническом смысле). Настоящим прорывом было признание, что уже действительно можно сделать то, о чем прежде мы говорили, – когда-нибудь это станет возможным».[80]
В начале 1969 года микропроцессор наконец преступил черту между возможностью и реальностью, и многие компании – от огромного RCA до могучей IBM – начали прокладывать свой путь в этой сфере. Однако подобная возможность, как все понимали, могла быть ложной. Существовала масса препятствий, которые требовалось обойти: дизайн, создание чертежей, изготовление, перегрев, программирование, тестирование, уровень доходности и пр. Пока идея казалась ложной, ни одна компания не хотела тратить свои капиталы на непроверенный концепт без очевидных покупателей.
Было совершенно невозможно спроектировать и создать такое волшебное устройство, как микропроцессор, понимали в Busicom. Но что им было терять? Рынок уже начал разваливаться, так почему бы не поставить все на кон? Компания осознавала все риски. Однако стоило бы им создать устройство, и Busicom вышел бы в лидеры – с продуктом, который мог бы противопоставить конкурентам низкую цену производства и высокую стоимость на рынке. А если их постигнет неудача, производитель терпит убытки, и в лучшем случае Busicom сможет продолжать влачить свое жалкое существование в ожидании нового чуда.
Даже в Busicom не предполагали, что подобная технология может быть заключена в одну-единственную микросхему, до этого было еще далеко. Ни одна полупроводниковая компания не пошла бы на риски подобного технологического скачка. Вот если бы… всего лишь небольшую плеяду десяти пользовательских чипов: для Busicom это все равно было бы выигрышем по цене и размеру, что позволило бы обойти конкурентов. Кроме того, это смогло бы убедить американские компании пойти на столь незначительный риск. Busicom решила заняться своей микросхемой в Калифорнии, которая в последнее время постоянно трезвонила о своем инновационном продукте – корпорации Intel.
К тому моменту ряд полупроводниковых компаний добились небольших успехов в вопросах производства микропроцессора. Военный подрядчик Rockwell уже создал прототип примитивного процессора. В Fairchild все тот же молодой итальянский физик Федерико Фаджин, создавший технологию кремниевых затворов, уже занимался своими разработками.
В то же время среди теоретиков индустрии шли споры о том, куда должны двигаться вычислительные технологии. БУльшая часть выступала за создание пользовательской ИС для каждого клиента. Они утверждали, что это повысит производительность вычислительных машин, сохраняя за фирмой возможность контролировать основную конструкцию дизайна. Меньшинство же утверждало, что создание чипов непосредственно под каждую вычислительную компанию окажется в конечном счете слишком дорогим (согласно Закону Мура, они станут все сложнее и сложнее). Вместо этого они предлагали иное решение, пришедшее из компьютерной индустрии: чип общего назначения, который в дальнейшем мог бы быть перепрограммирован под конкретные цели и клиента.
Оглядываясь назад, последняя стратегия объективно лучше. Не только потому, что, как отмечало меньшинство, персонально изготовленные чипы вскоре стали бы неоправданно дорогими, но и потому, что программированные под конкретные нужды микросхемы можно было вскоре продавать не только на ограниченном рынке вычислительных машин, но и в мир бытовой техники. Однако стоит помнить, что на тот момент еще не существовало иного рынка электротоваров, так что индивидуализация чипов казалась сравнительно простой.