Chip War: The Fight for the World's Most Critical Technology

Однако радикализм Мао сделал невозможным привлечение иностранных инвестиций и серьезную научную деятельность. Уже через год после выпуска первой интегральной схемы Мао вверг страну в "культурную революцию", считая, что знания и опыт являются источником привилегий, подрывающих социалистическое равенство. Партизаны Мао начали войну против системы образования страны. Тысячи ученых и специалистов были отправлены работать крестьянами в нищие деревни. Многие другие были просто убиты. В "Блестящей директиве председателя Мао от 21 июля 1968 года" говорилось, что "необходимо сократить продолжительность обучения, революционизировать образование, поставить пролетарскую политику во главу угла". Студенты должны отбираться из числа рабочих и крестьян, имеющих практический опыт, и после нескольких лет учебы возвращаться на производство ".

Идея создания передовых производств с малообразованными работниками была абсурдной. Еще более абсурдной была попытка Мао не допустить проникновения в страну иностранных технологий и идей. Американские ограничения не позволяли Китаю закупать передовое полупроводниковое оборудование, но Мао ввел собственное эмбарго. Он стремился к полной самодостаточности и обвинял своих политических противников в попытках заразить китайскую промышленность по производству микросхем иностранными комплектующими, хотя сам не мог производить многие современные компоненты. Его пропагандистская машина призывала поддержать "массовое движение за независимое и самостоятельное развитие электронной промышленности".

Мао не просто скептически относился к иностранным микросхемам: порой он опасался, что все электронные товары по своей сути являются антисоциалистическими. Его политический соперник Лю Шаоци поддерживал идею о том, что "современные электронные технологии" "сделают большой скачок вперед для нашей промышленности" и "сделают Китай первой новой индустриальной социалистической державой с первоклассными электронными технологиями". Мао, у которого социализм всегда ассоциировался с дымящими трубами, подверг эту идею нападкам. По мнению одного из сторонников Мао, "реакционно" видеть в электронике будущее, в то время как очевидно, что "только черная металлургия должна играть ведущую роль" в построении социалистической утопии в Китае .

В 1960-е годы Мао выиграл политическую борьбу за китайскую полупроводниковую промышленность, принизив ее значение и разорвав связи с иностранными технологиями. Большинство китайских ученых обиделись на председателя за то, что он разрушил их исследования и их жизни, отправив их жить на крестьянские фермы для изучения пролетарской политики, а не полупроводниковой техники. Один из ведущих китайских специалистов в области оптики, отправленный в деревню, выживал в сельской местности на перевоспитании, питаясь грубым зерном, вареной капустой и иногда жареной змеей, ожидая, пока радикализм Мао утихнет. В то время как немногочисленные кадры инженеров-полупроводников обрабатывали китайские поля, маоисты увещевали рабочих страны , что " все люди должны делать полупроводники", как будто каждый представитель китайского пролетариата мог ковать микросхемы у себя дома.

Один крошечный участок китайской территории избежал ужасов "культурной революции". Благодаря одной из причуд колониализма Гонконг все еще временно находился под управлением Великобритании. В то время как большинство китайцев старательно заучивали цитаты своего безумного председателя, гонконгские рабочие усердно собирали кремниевые компоненты на заводе Fairchild, расположенном над заливом Коулун. В нескольких сотнях миль от Тайваня многочисленные американские фирмы по производству микросхем имели предприятия, на которых трудились тысячи рабочих, занятых на низкооплачиваемых по калифорнийским меркам, но гораздо более выгодных, чем крестьянское хозяйство. Подобно тому, как Мао отправлял небольшой набор квалифицированных рабочих в сельскую местность на социалистическое перевоспитание, чип-индустрия на Тайване, в Южной Корее и по всей Юго-Восточной Азии забирала крестьян из сельской местности и давала им хорошую работу на производственных предприятиях.

Культурная революция стала ослабевать по мере ухудшения здоровья Мао в начале 1970-х годов. Лидеры компартии в конце концов вызвали ученых из сельской местности. Они попытались собрать все необходимое в своих лабораториях. Но китайская чип-индустрия, которая и до "культурной революции" сильно отставала от Кремниевой долины, теперь также сильно отставала от соседей. За десятилетие, в течение которого Китай погрузился в революционный хаос, компания Intel изобрела микропроцессоры, а Япония захватила большую долю мирового рынка DRAM. Китай не добился ничего, кроме притеснения своих самых умных граждан. Поэтому к середине 1970-х годов его чип-индустрия находилась в катастрофическом состоянии. "Из каждой тысячи полупроводников, которые мы производим, только один соответствует стандартам", - жаловался в 1975 году один из партийных лидеров. "Столько всего пропадает зря".

2 сентября 1975 г. Джон Бардин приземлился в Пекине, спустя два десятилетия после того, как вместе с Шокли и Браттейном получил свою первую Нобелевскую премию за изобретение транзистора. В 1972 г. он стал единственным человеком, получившим вторую Нобелевскую премию по физике, на этот раз за работы по сверхпроводимости. В мире физики не было никого более знаменитого, хотя Бардин был тем же скромным человеком, которого несправедливо обошел Шокли в конце 1940-х годов. Приближаясь к пенсии, он все больше времени уделял сайту , на котором налаживал связи между американскими и зарубежными университетами. Когда в 1975 г. собиралась делегация видных американских физиков для поездки в Китай, Бардину предложили войти в ее состав.

В условиях свертывания "культурной революции" китайские лидеры пытались отбросить революционный пыл и подружиться с американцами. Во время визита Бардина Мао был болен; в следующем году он должен был умереть. Делегация Бардина напомнила китайцам о технологиях, которые может дать дружба с Америкой. Этот визит стал свидетельством того, как много изменилось со времен "культурной революции". Десятилетием раньше лауреата Нобелевской премии осудили бы как агента контрреволюции и не приветствовали бы в ведущих научно-исследовательских институтах Китая в Пекине, Шанхае, Нанкине и Сиане. Но все же многое из маоистского наследия осталось. Американцам говорили, что китайские ученые не публикуют свои исследования, потому что выступают против "самовосхваления" .

Бардин знал кое-что об ученых, одержимых идеей самовосхваления, по своей работе с Шокли, который несправедливо присваивал себе все заслуги в изобретении транзистора. Пример Шокли - блестящего ученого, но неудачливого бизнесмена - показал, что связь между капитализмом и самовосхвалением не так проста, как это предполагала маоистская доктрина. Бардин рассказывал своей жене, что, несмотря на заявления о равенстве, китайское общество показалось ему зарегулированным и иерархичным. Политические надзиратели , следившие за китайскими учеными-полупроводниками, конечно же, не имели аналогов в Кремниевой долине.

Бардин и его коллеги покинули Китай под впечатлением от ученых страны, но амбиции Китая в области производства полупроводников казались безнадежными. Революция в области электроники в Азии полностью прошла мимо материкового Китая. На заводах компаний Силиконовой долины, расположенных от Гонконга до Тайваня, от Пенанга до Сингапура, работали тысячи рабочих, часто этнических китайцев. Но Народная Республика в 1960-е годы осуждала капиталистов, в то время как ее соседи отчаянно пытались их привлечь. Исследование, проведенное в 1979 году, показало, что в Китае практически нет коммерчески выгодного производства полупроводников, а на всю страну приходится всего пятнадцать сотен компьютеров.

Мао Цзэдун умер через год после визита Бардина в Китай. На смену старому диктатору через несколько лет пришел Дэн Сяопин, который пообещал провести политику "четырех модернизаций" для преобразования Китая. Вскоре китайское правительство заявило, что "наука и техника" являются "основой четырех модернизаций". Весь остальной мир был преобразован технологической революцией, и китайские ученые поняли, что в основе этих перемен лежат микросхемы. Национальная научная конференция, состоявшаяся в марте 1978 г., как раз когда Дэн Сяопин укреплял власть, поставила полупроводники в центр своей повестки дня, надеясь, что Китай сможет использовать достижения в области полупроводников для разработки новых систем вооружения , бытовой электроники и компьютеров.

Политическая цель была ясна: Китаю нужны собственные полупроводники, и он не может полагаться на иностранцев. Газета "Гуанмин рибао" задала тон, призвав читателей в 1985 г. отказаться от "формулы "первая машина импортная, вторая - импортная, третья - импортная"" и заменить ее на "первая машина импортная, вторая сделана в Китае, а третья экспортирована". "Эта навязчивая идея "Сделано в Китае" была жестко закреплена в мировоззрении компартии, но страна безнадежно отставала в области полупроводниковых технологий, и ни мобилизация масс Мао, ни диктат Дэнга не могли легко изменить ситуацию.

Пекин призывал к расширению исследований в области полупроводников, но одни лишь правительственные постановления не могли привести к созданию научных изобретений или жизнеспособных производств. Упор правительства на стратегическую важность микросхем привел к тому, что китайские чиновники пытались контролировать производство микросхем, ввергая отрасль в бюрократию. Когда в конце 1980-х годов такие перспективные предприниматели, как Рен Чжэнфэй из компании Huawei, начали создавать предприятия по производству электроники, у них не было другого выбора, кроме как полагаться на иностранные микросхемы. Китайская электронная сборочная промышленность строилась на основе иностранного кремния, импортируемого из США, Японии и все чаще из Тайваня, который Коммунистическая партия по-прежнему считала частью "Китая", но который оставался вне ее контроля.

Глава 31. "Поделись Божьей любовью с китайцами"

Ричард Чанг просто хотел "поделиться Божьей любовью с китайцами". В Библии не так много сказано о полупроводниках, но Чанг с рвением миссионера стремился принести в Китай передовое производство микросхем. Будучи верующим христианином, уроженец Нанкина, тайванец, получивший образование в Техасе, в 2000 г. убедил пекинских правителей выделить ему огромные субсидии на строительство полупроводникового литейного завода в Шанхае. Объект был спроектирован в точном соответствии с его требованиями, и даже, включая церковь, благодаря специальному разрешению правительства Китая, обычно придерживающегося атеистических взглядов. Руководство страны было готово пойти на компромисс с религией, если Чанг наконец-то сможет предложить им современное производство полупроводников. Однако, даже получив полную поддержку правительства, Чанг все еще чувствовал себя Давидом в борьбе с голиафами полупроводниковой индустрии, особенно с тайваньской компанией TSMC.

В 1990-2000-е годы география производства микросхем существенно изменилась. Если в 1990 году на американских заводах производилось 37% всех чипов в мире, то к 2000 году эта цифра сократилась до 19%, а к 2010 году - до 13%. Доля Японии на рынке производства микросхем также сократилась. Южная Корея, Сингапур и Тайвань вложили средства в производство микросхем и быстро увеличили объемы выпуска. Например, правительство Сингапура финансировало производственные мощности и центры проектирования микросхем в партнерстве с такими компаниями, как Texas Instruments, Hewlett-Packard и Hitachi, создав в городе-государстве динамично развивающийся полупроводниковый сектор. Сингапурское правительство также попыталось повторить действия TSMC, создав литейное производство под названием Chartered Semiconductor, однако эта компания так и не смогла добиться таких же высоких результатов, как ее тайваньский конкурент.

Еще лучше обстоят дела в полупроводниковой промышленности Южной Кореи. Вытеснив с рынка японских производителей DRAM и став в 1992 г. ведущим мировым производителем микросхем памяти, компания Samsung быстро развивалась в течение всего оставшегося десятилетия. Она выдержала конкуренцию на рынке DRAM со стороны Тайваня и Сингапура, опираясь на официальную государственную поддержку и неофициальное давление на банки Южной Кореи с целью предоставления кредитов. Это финансирование имело большое значение, поскольку основной продукт Samsung - микросхемы памяти DRAM - требовал грубых финансовых затрат для достижения каждого следующего технологического узла, которые необходимо было поддерживать даже во время спадов в отрасли. По словам одного из руководителей Samsung, рынок DRAM был похож на куриную игру . В хорошие времена мировые компании, производящие DRAM, вкладывали деньги в новые заводы, что приводило к избытку производственных мощностей и снижению цен. Продолжать тратить деньги было разорительно дорого, но прекращение инвестиций даже на один год чревато уступкой доли рынка конкурентам. Никто не хотел моргнуть первым. У Samsung хватило капитала, чтобы продолжить инвестиции после того, как конкуренты были вынуждены сократить их. Ее доля на рынке микросхем памяти неумолимо росла.

Китай обладал наибольшим потенциалом для переворота в полупроводниковой отрасли, учитывая его растущую роль в сборке электронных устройств, в которые вставлялось большинство мировых микросхем. К 1990-м годам прошло несколько десятилетий с тех пор, как первые неудачные попытки наладить производство полупроводников были прерваны маоистским радикализмом. Китай превратился в мировую мастерскую, а такие города, как Шанхай и Шэньчжэнь, стали центрами сборки электроники - той самой, которая за несколько десятилетий до этого способствовала развитию экономики Тайваня. Однако китайские лидеры понимали, что настоящие деньги - это компоненты для электроники, прежде всего полупроводники.

В 1990-е годы Китай по производству микросхем значительно отставал от Тайваня и Южной Кореи, не говоря уже о США. Несмотря на то что в Китае полным ходом шли экономические реформы, контрабандисты по-прежнему считали выгодным нелегально ввозить микросхемы в страну, набивая ими чемоданы и пересекая границу из Гонконга. Но по мере развития электронной промышленности Китая контрабанда микросхем стала казаться менее привлекательной, чем их производство.

Ричард Чанг видел призвание своей жизни в том, чтобы принести в Китай чипсы. Он родился в 1948 г. в семье военного в Нанкине, бывшей столице страны, но после прихода к власти коммунистов его семья бежала из Китая и, когда ему был всего один год, прибыла на Тайвань. На Тайване он вырос в обществе материковых жителей, которые относились к проживанию на острове как к временному пребыванию. Ожидаемый распад Народной Республики так и не наступил, и люди, подобные Чангу, оказались в состоянии постоянного кризиса идентичности, считая себя китайцами, но живя на острове, который в политическом смысле все дальше отдалялся от родины. После окончания университета Чанг переехал в США, окончил аспирантуру в Буффало (штат Нью-Йорк), а затем устроился на работу в компанию Texas Instruments, где работал с Джеком Килби. Он стал экспертом в области управления заводами, руководил предприятиями TI по всему миру - от США до Японии, от Сингапура до Италии.

Первые результаты усилий китайского правительства по субсидированию создания отечественной полупроводниковой промышленности в большинстве случаев не впечатляли. Некоторые заводы были построены в Китае, например, совместное предприятие в Шанхае между китайской компанией Huahong и японской NEC. Компания NEC получила от китайского правительства "сладкую" финансовую сделку в обмен на обещание принести свои технологии в Китай. Однако NEC позаботилась о том, чтобы во главе предприятия стояли японские специалисты, а китайские рабочие были допущены только к основным работам. "Мы не можем сказать, что эта отрасль - китайская, - сказал один из аналитиков. Это просто "завод по производству пластин, расположенный в Китае". Китай получил мало опыта от совместного предприятия.

В другой компании Grace Semiconductor, основанной в Шанхае в 2000 г., было аналогичное сочетание иностранных инвестиций, государственных субсидий и неудачной передачи технологий. Компания Grace была создана Цзян Мяньхэном, сыном президента Китая Цзян Цзэминя, и Уинстоном Вангом, отпрыском тайваньской династии производителей пластмасс . Идея привлечь тайваньцев к участию в китайской индустрии микросхем была вполне логичной, учитывая успехи острова в производстве полупроводников, а участие ребенка президента Китая помогло заручиться поддержкой правительства. Компания даже наняла Нила Буша, младшего брата президента Джорджа Буша, для консультирования по "бизнес-стратегиям", выплачивая ему ежегодно 400 тыс. долл. за высказанные соображения. Такое звездное руководство, возможно, и уберегло Grace от политических неприятностей, но технологии компании отставали, и она с трудом приобретала клиентов, так и не завоевав больше небольшой доли китайского литейного бизнеса, составляющего лишь малую часть всего мирового.

Если кто и мог создать в Китае индустрию производства микросхем, так это Ричард Чанг. Он не полагался ни на кумовство, ни на иностранную помощь. Все знания, необходимые для создания фабрики мирового класса, уже были у него в голове. Работая в Texas Instruments, он открывал новые предприятия компании по всему миру. Почему бы ему не сделать то же самое в Шанхае? В 2000 г. он основал международную корпорацию по производству полупроводников (SMIC), привлек более 1,5 млрд. долл. от таких международных инвесторов, как Goldman Sachs, Motorola и Toshiba. По оценкам одного из аналитиков, половина стартового капитала SMIC была предоставлена американскими инвесторами. На эти средства Чанг нанял сотни иностранцев для работы на заводе SMIC, в том числе не менее четырехсот человек из Тайваня.

Стратегия Чанга была проста: сделать так, как сделала TSMC. На Тайване TSMC нанимала лучших инженеров, которых только могла найти, в идеале - с опытом работы в американских или других передовых компаниях, производящих микросхемы. TSMC покупала лучшие инструменты, которые могла себе позволить. Она уделяла большое внимание обучению своих сотрудников передовым методам работы в отрасли. При этом она использовала все налоговые и субсидиарные льготы, которые готово было предоставить правительство Тайваня.

SMIC неукоснительно следовал этой "дорожной карте". Она активно нанимала сотрудников из зарубежных производителей микросхем, особенно из Тайваня. В течение первого десятилетия работы треть инженерного персонала SMIC была нанята из-за рубежа. В 2001 году, по данным аналитика Дуга Фуллера, в SMIC работало 650 местных инженеров против 393, набранных из-за рубежа, в основном из Тайваня и США. К концу десятилетия примерно треть инженерно-технических работников нанималась из-за рубежа. В компании даже появился лозунг: "Один старый сотрудник приносит двух новых", подчеркивающий необходимость привлечения опытных иностранных сотрудников для помощи местным инженерам в обучении. Местные инженеры SMIC быстро учились и вскоре были признаны настолько способными, что стали получать предложения о работе от зарубежных производителей микросхем. Успех компании в освоении отечественных технологий стал возможен только благодаря этой иностранной рабочей силе.

Как и другие китайские компании, начинающие производство микросхем, SMIC пользовалась широкой государственной поддержкой, например, пятилетними налоговыми каникулами для корпораций и снижением налога с продаж на микросхемы, продаваемые в Китае. SMIC пользовалась этими льготами, но поначалу не зависела от них. В отличие от конкурентов, которые больше внимания уделяли найму детей политиков, а не качеству производства, Чанг наращивал производственные мощности и внедрял технологии, которые были близки к передовым. К концу 2000-х годов SMIC отставала от мировых технологических лидеров всего на пару лет. Казалось, что компания находится на пути к тому, чтобы стать первоклассным литейным заводом, способным в перспективе составить угрозу TSMC. Вскоре Ричард Чанг получил контракты на создание микросхем для таких лидеров отрасли, как его бывший работодатель Texas Instruments. В 2004 году SMIC разместила свои акции на Нью-Йоркской фондовой бирже.

Теперь у TSMC появилась конкуренция со стороны нескольких литейных заводов в разных странах Восточной Азии. Сингапурская Chartered Semiconductor, тайваньские UMC и Vanguard Semiconductor, а также южнокорейская Samsung, которая вошла в литейный бизнес в 2005 г., также конкурировали с TSMC за производство микросхем, разработанных в других странах. Большинство этих компаний субсидируются правительствами своих стран, но это удешевляет производство микросхем, что выгодно в основном американским разработчикам полупроводниковых систем, которых они обслуживают. В то же время компании, не имеющие фабрик, находились на ранних стадиях запуска нового революционного продукта, насыщенного сложными микросхемами, - смартфона. Перевод производства на периферию снизил производственные затраты и подстегнул конкуренцию. Потребители получили выгоду от низких цен и от ранее немыслимых устройств. Разве не так должна была работать глобализация?

Глава 32. Литографические войны

Когда в 1992 г. Джон Каррутерс сидел в комнате для совещаний в штаб-квартире Intel в Санта-Кларе (Калифорния), он не ожидал, что попросить у генерального директора Intel Энди Гроува 200 млн. долл. будет так просто. Будучи руководителем научно-исследовательских работ Intel, Каррутерс привык делать большие ставки. Некоторые из них срабатывали, другие - нет, но инженеры Intel имели такой же высокий коэффициент полезного действия, как и все остальные в отрасли. К 1992 году Intel снова стала крупнейшим в мире производителем микросхем благодаря решению Гроува сосредоточить усилия на микропроцессорах для персональных компьютеров. У компании было много денег, и она, как и прежде, следовала закону Мура.

Однако запрос Каррутерса выходил далеко за рамки обычных научно-исследовательских проектов. Как и все остальные представители отрасли, Каррутерс понимал, что существующие методы литографии скоро не позволят создавать все более мелкие микросхемы, необходимые для полупроводников нового поколения. Компании, занимающиеся литографией, начали разрабатывать инструменты, использующие глубокий ультрафиолетовый свет с длиной волны 248 или 193 нанометра, невидимый для человеческого глаза. Но пройдет немного времени, и производители микросхем потребуют еще большей точности литографии. Он хотел использовать "экстремальный ультрафиолет" (EUV) с длиной волны 13,5 нанометров. Чем меньше длина волны, тем меньшие элементы можно вырезать на микросхемах. Была только одна проблема: большинство людей считали, что ультрафиолетовое излучение невозможно для массового производства.

"Вы хотите сказать, что собираетесь тратить деньги на то, что мы даже не знаем, будет ли это работать?" скептически спросил Гроув. "Да, Энди, это называется исследованиями", - ответил Каррутерс. Гроув обратился к Гордону Муру, бывшему генеральному директору Intel, который остался советником компании. "Что бы вы сделали, Гордон?" "Ну, Энди, какие у тебя еще есть варианты?" - спросил Мур. спросил Мур. Ответ был очевиден: никаких. Индустрия микросхем либо научится использовать все меньшие длины волн для литографии, либо уменьшение размеров транзисторов и закон, названный в честь Мура, прекратятся. Такой исход был бы разрушительным для бизнеса Intel и унизительным для Гроува. Он выделил Каррутерсу 200 млн. долл. на разработку EUV-литографии. В итоге Intel потратит миллиарды долларов на НИОКР и еще миллиарды на обучение использованию EUV для изготовления микросхем. Компания никогда не планировала создавать собственное оборудование для EUV-литографии, но ей было необходимо гарантировать, что хотя бы одна из передовых литографических фирм выведет EUV-машины на рынок, чтобы у Intel были инструменты, необходимые для создания все более мелких микросхем.

В 1990-е годы будущее литографии было под вопросом, как никогда с тех пор, как Джей Лэтроп перевернул свой микроскоп в военной лаборатории США. Над литографической отраслью нависли три экзистенциальных вопроса: инженерный, бизнес и геополитика. На заре создания микросхем транзисторы были настолько велики, что размер световых волн, используемых литографическими инструментами, почти не имел значения. Но закон Мура привел к тому, что размер световых волн - пара сотен нанометров в зависимости от цвета - стал влиять на точность вытравливания микросхем. К 1990-м годам размеры наиболее совершенных транзисторов измерялись сотнями нанометров (миллиардными долями метра), но уже можно было представить себе транзисторы гораздо меньшего размера с элементами длиной всего в десятки нанометров.

По мнению большинства исследователей, для производства микросхем в таких масштабах необходимы более точные инструменты литографии, позволяющие воздействовать светом на химические вещества фоторезиста и вырезать формы на кремнии. Некоторые исследователи пытались использовать пучки электронов для вырезания чипов, но электронно-лучевая литография никогда не была достаточно быстрой для массового производства. Другие делали ставку на рентгеновские лучи или ультрафиолетовое излучение, каждое из которых реагировало с различными наборами химикатов фоторезиста. На ежегодной международной конференции специалистов по литографии ученые спорили о том, какая из технологий победит. Это было время "литографических войн", как выразился один из участников, между конкурирующими группами инженеров.

Война" за поиск следующего, лучшего типа луча для стрельбы по кремниевым пластинам была лишь одним из трех состязаний, ведущихся за будущее литографии. Вторая битва - коммерческая: кто из компаний будет создавать следующее поколение литографических инструментов. Огромные затраты на разработку нового литографического оборудования подталкивали отрасль к концентрации. Одна или максимум две компании будут доминировать на рынке. В США компания GCA была ликвидирована, а Silicon Valley Group, литографическая фирма, происходящая от Perkin Elmer, значительно отставала от лидеров рынка - Canon и Nikon. Американские производители микросхем справились с японским вызовом 1980-х годов, а вот американские производители литографических инструментов - нет.

Единственным реальным конкурентом Canon и Nikon была небольшая, но растущая голландская компания ASML, занимающаяся литографией. В 1984 г. голландская компания Philips, производящая электронику, выделила свое внутреннее подразделение по литографии, создав ASML. Выделение компании совпало с обвалом цен на микросхемы, в результате чего бизнес GCA оказался под угрозой срыва. Более того, город Велдховен, расположенный недалеко от границы Нидерландов с Бельгией, казался маловероятным местом для создания компании мирового класса в полупроводниковой промышленности. Европа была крупным производителем микросхем, но явно отставала от Кремниевой долины и Японии.

Когда в 1984 г. голландский инженер Фритс ван Хаут пришел в компанию ASML сразу после получения степени магистра физики, сотрудники компании спрашивали его, добровольно ли он пришел в компанию или его заставили принять эту работу. Помимо связей с Philips, "у нас не было ни мощностей, ни денег", - вспоминает ван Хаут. Создать собственное производство инструментов для литографии было бы невозможно. Вместо этого компания решила собирать системы из компонентов, тщательно закупаемых у поставщиков по всему миру. Зависимость от других компаний при поставке ключевых компонентов несла в себе очевидные риски, но ASML научилась ими управлять. В то время как японские конкуренты пытались создавать все своими силами, ASML могла покупать лучшие компоненты на рынке. Когда компания сосредоточилась на разработке EUV-инструментов, ее способность интегрировать компоненты из разных источников стала ее главной сильной стороной.

Второй сильной стороной ASML неожиданно оказалось ее расположение в Нидерландах. В 1980-1990-е годы компания считалась нейтральной в торговых спорах между Японией и США. Американские фирмы рассматривали ее как надежную альтернативу Nikon и Canon. Например, когда американская компания Micron, создающая DRAM, захотела приобрести инструменты для литографии, она обратилась к ASML, а не к одному из двух основных японских поставщиков, каждый из которых имел тесные связи с конкурентами Micron по производству DRAM в Японии.

История выделения ASML из Philips помогла и в неожиданном плане - она способствовала установлению тесных отношений с тайваньской компанией TSMC. Компания Philips была краеугольным инвестором TSMC, передав молодому литейному заводу свои технологии производства и интеллектуальную собственность. Это обеспечило ASML встроенный рынок, поскольку фабрики TSMC были спроектированы на основе производственных процессов Philips. Помог и случайный пожар на заводе TSMC в 1989 году, заставивший TSMC приобрести дополнительно девятнадцать новых литографических машин, оплаченных по страховке от пожара. И ASML, и TSMC начинали как небольшие фирмы на периферии индустрии микросхем, но они росли вместе, образовав партнерство, без которого современный прогресс в области вычислительной техники остановился бы на месте.

Партнерство между ASML и TSMC стало свидетельством третьей "литографической войны" 1990-х годов. Это было политическое соревнование, хотя мало кто в промышленности и правительстве предпочитал думать в таких терминах. В то время США праздновали окончание холодной войны и получали дивиденды мира. Если судить по технологической, военной или экономической мощи, то США возвышались над остальным миром, как над союзниками, так и над противниками. Один влиятельный комментатор объявил 1990-е годы "однополярным моментом", в котором господство Америки было неоспоримым. Война в Персидском заливе продемонстрировала ужасающую технологическую и военную мощь Америки.

Когда в 1992 г. Энди Гроув готовился одобрить первые крупные инвестиции Intel в исследования в области EUV-литографии, было легко понять, почему даже индустрия микросхем, вышедшая из военно-промышленного комплекса времен холодной войны, пришла к выводу, что политика больше не имеет значения. Гуру менеджмента обещали в будущем "мир без границ", в котором прибыль, а не власть будет определять глобальный бизнес-ландшафт. Экономисты говорили об ускорении процесса глобализации. И руководители компаний, и политики приняли эти новые интеллектуальные веяния. Тем временем компания Intel вновь оказалась на вершине полупроводникового бизнеса. Она отбилась от японских конкурентов и теперь практически монополизировала мировой рынок микросхем, на которых работают персональные компьютеры. С 1986 года компания получает прибыль каждый год. Почему она должна беспокоиться о политике?

В 1996 г. Intel создала партнерство с несколькими лабораториями Министерства энергетики США, которые обладали опытом в оптике и других областях, необходимых для обеспечения работы EUV. Intel привлекла к участию в консорциуме полдюжины других чипмейкеров, но Intel оплачивала большую часть работы и была "95-процентной гориллой" в комнате, как вспоминал один из участников. Intel знала, что исследователи из Национальных лабораторий Лоуренса Ливермора и Сандии обладают достаточным опытом для создания прототипа системы EUV, но их внимание было сосредоточено на научных разработках, а не на массовом производстве.

По словам Каррутерса, цель Intel - "создавать вещи, а не только измерять их", поэтому компания начала поиск фирмы, которая могла бы коммерциализировать и серийно выпускать инструменты для EUV. В результате выяснилось, что ни одна американская компания не может этого сделать. GCA больше не существует. Крупнейшей американской компанией, занимающейся литографией, оставалась Silicon Valley Group (SVG), которая отставала в технологическом плане. Правительство США, еще не отошедшее от торговых войн 1980-х годов, не хотело, чтобы японские компании Nikon и Canon сотрудничали с национальными лабораториями, хотя сама Nikon не считала, что технология EUV может быть эффективной. Единственной литографической компанией осталась ASML.

Идея предоставить иностранной компании доступ к самым передовым исследованиям, проводимым в национальных лабораториях Америки, вызвала ряд вопросов в Вашингтоне. Непосредственного военного применения технологии EUV не было, и до сих пор не было ясно, будет ли EUV работать. Тем не менее, если это произойдет, то США будут зависеть от компании ASML в части инструмента, имеющего фундаментальное значение для всех вычислительных систем. За исключением нескольких чиновников в Министерстве обороны, почти никого в Вашингтоне не волновало. Большинство рассматривало ASML и голландское правительство как надежных партнеров. Для политических лидеров важнее было влияние на рабочие места, а не геополитика. Правительство США потребовало от ASML построить в США завод по производству компонентов для литографических инструментов, поставлять продукцию американским заказчикам и нанимать американский персонал. Однако основная часть НИОКР ASML будет проводиться в Нидерландах. Представители Министерства торговли, Национальных лабораторий и компаний, принимавших участие в проекте, говорят, что не помнят, чтобы политические соображения играли какую-либо роль в принятии правительством решения о реализации этого соглашения.

Несмотря на длительные задержки и огромный перерасход средств, партнерство в области EUV постепенно продвигалось вперед. Не имея возможности участвовать в исследованиях, проводимых в национальных лабораториях США, компании Nikon и Canon решили отказаться от создания собственных EUV-инструментов, оставив ASML единственным в мире производителем. Тем временем в 2001 году ASML купила SVG, последнюю крупную американскую компанию, занимавшуюся литографией. SVG уже значительно отставала от лидеров отрасли, но снова возникли вопросы о том, соответствует ли эта сделка интересам безопасности Америки. В DARPA и Министерстве обороны, которые на протяжении десятилетий финансировали литографическую промышленность, некоторые чиновники выступили против продажи. Конгресс также выразил озабоченность: три сенатора написали президенту Джорджу Бушу, что "в итоге ASML получит все технологии EUV для американского правительства".

Это было неоспоримой правдой. Но могущество Америки находилось на пике. Большинство людей в Вашингтоне считали, что глобализация - это хорошо. В правительстве США преобладало убеждение, что расширение торговли и логистических цепочек будет способствовать миру, побуждая такие державы, как Россия или Китай, сосредоточиться на приобретении богатства, а не геополитической мощи. Утверждения о том, что упадок американской литографии поставит под угрозу безопасность, считались не соответствующими новой эпохе глобализации и взаимосвязи. В то же время представители индустрии микросхем просто хотели как можно эффективнее производить полупроводники. В условиях отсутствия крупных американских литографических компаний им оставалось только сделать ставку на ASML?

Intel и другие крупные производители микросхем утверждали, что продажа SVG компании ASML имеет решающее значение для развития EUV и, следовательно, для будущего вычислительной техники. "Без слияния, - утверждал в 2001 г. новый генеральный директор Intel Крейг Барретт, - разработка новых инструментов в США будет отложена". После окончания холодной войны администрация Буша, только что пришедшая к власти, хотела ослабить контроль за экспортом технологий на все товары, кроме тех, которые имеют прямое военное применение. Администрация описывала эту стратегию как "возведение высоких стен вокруг технологий высочайшей чувствительности". EUV не попала в этот список.

Поэтому инструменты для EUV-литографии нового поколения будут собираться в основном за рубежом, хотя некоторые компоненты будут по-прежнему производиться на заводе в Коннектикуте. Всех, кто поднимал вопрос о том, как США могут гарантировать доступ к EUV-инструментам, обвиняли в сохранении менталитета времен холодной войны в условиях глобализации. Однако бизнес-гуру, рассуждавшие о глобальном распространении технологий, неверно представляли динамику развития событий. Научные сети, создавшие EUV, охватывали весь мир, объединяя ученых из таких разных стран, как Америка, Япония, Словения и Греция. Однако производство EUV было не глобализировано, а монополизировано. Будущее литографии определялось единой цепочкой поставок, управляемой одной компанией.

Глава 33. Дилемма инноватора

Стив Джобс стоял один на темной сцене конференции Macworld 2006 года, одетый в свои фирменные синие джинсы и черную водолазку. Аудитория, состоящая из сотен любителей технологий, с нетерпением ждала выступления пророка Кремниевой долины. Джобс повернулся влево, и с дальнего края сцены повалил голубой дым. Сквозь дым, через сцену и прямо к Джобсу прошел человек в белом костюме кролика, который используют работники полупроводниковых заводов для поддержания чистоты в цехах. Он снял головной убор и усмехнулся: это был генеральный директор Intel Пол Отеллини. Он протянул Джобсу большую кремниевую пластину. "Стив, я хочу сообщить, что Intel готова".

Это был классический театр Стива Джобса, но это был и типичный переворот в бизнесе Intel. К 2006 году Intel уже поставляла процессоры для большинства ПК, потратив предыдущее десятилетие на успешную борьбу с AMD, единственной крупной компанией, производящей чипы на базе архитектуры набора инструкций x86 - основополагающего набора правил, определяющих порядок вычислений, - которая была отраслевым стандартом для ПК. Apple была единственным крупным производителем компьютеров, который не использовал чипы на базе архитектуры x86. Теперь, как объявили Джобс и Отеллини, ситуация изменится. Компьютеры Mac будут оснащаться чипами Intel. Империя Intel будет расти, а ее удушающий контроль над индустрией ПК будет усиливаться.

Джобс уже был иконой Кремниевой долины: он изобрел компьютер Macintosh и стал пионером идеи о том, что компьютеры могут быть интуитивно понятными и простыми в использовании. В 2001 году компания Apple выпустила iPod, который стал революционным продуктом, показавшим, как цифровые технологии могут преобразить любое потребительское устройство. Оттеллини из Intel не мог быть более непохожим на Джобса. Он был принят на должность менеджера, а не провидца. В отличие от предыдущих руководителей Intel - Боба Нойса, Гордона Мура, Энди Гроува и Крейга Барретта - Отеллини получил образование не в области инженерии или физики, а в области экономики. Он получил степень MBA, а не доктора философии. В период его работы на посту генерального директора влияние перешло от химиков и физиков к менеджерам и бухгалтерам. Поначалу это было едва заметно, однако сотрудники отмечали, что рубашки руководителей стали постоянно белее, и они чаще носили галстуки. Отеллини унаследовал компанию, которая была чрезвычайно прибыльной. Своей главной задачей он считал сохранение максимально возможной нормы прибыли за счет фактической монополии Intel на производство чипов x86, и для ее защиты он применял хрестоматийные методы управления.

Архитектура x86 доминировала в ПК не потому, что она была лучшей, а потому, что первый персональный компьютер IBM использовал именно ее. Как и Microsoft, которая поставляла операционную систему для ПК, Intel контролировала этот важнейший элемент экосистемы ПК. Отчасти это было удачей - IBM могла выбрать для своих первых ПК процессоры Motorola, - но отчасти и стратегической дальновидностью Энди Гроува. На собраниях сотрудников в начале 1990-х годов Гроув набрасывал образ, иллюстрирующий его видение будущего вычислительной техники: замок, окруженный рвом. Замок - это прибыльность Intel; ров, защищающий замок, - это x86.

За годы, прошедшие с момента принятия Intel архитектуры x86, ученые из Беркли разработали новую, более простую архитектуру микросхем под названием RISC, которая обеспечивала более эффективные вычисления и, соответственно, меньшее энергопотребление. По сравнению с ней архитектура x86 была сложной и громоздкой. В 1990-х годах Энди Гроув всерьез рассматривал возможность перевода основных чипов Intel на архитектуру RISC, но в итоге отказался от этой идеи. RISC была более эффективной, но стоимость изменений была высока, а угроза фактической монополии Intel была слишком серьезной. Индустрия компьютеров была создана вокруг x86, и Intel доминировала в этой экосистеме. Таким образом, x86 определяет большинство архитектур ПК и по сей день.

Архитектура набора инструкций Intel x86 также доминирует в серверном бизнесе, который переживает бум, поскольку в 2000-х годах компании строили все более крупные центры обработки данных, а затем такие компании, как Amazon Web Services, Microsoft Azure и Google Cloud, создали огромные хранилища серверов, образующих "облако", в котором частные лица и компании хранят данные и выполняют программы. В 1990-х и начале 2000-х годов Intel занимала лишь небольшую долю в бизнесе по производству микросхем для серверов, уступая таким компаниям, как IBM и HP. Однако Intel использовала свои возможности по разработке и производству передовых процессорных чипов для завоевания доли рынка центров обработки данных и утверждения x86 в качестве отраслевого стандарта и там. К середине 2000-х годов, когда как раз зарождались облачные вычисления, Intel завоевала почти монополию на рынке микросхем для центров обработки данных, конкурируя только с AMD. Сегодня практически в каждом крупном центре обработки данных используются чипы x86 от Intel или AMD. Без их процессоров невозможно функционирование облачных вычислений.

Некоторые компании пытались оспорить позиции x86 в качестве отраслевого стандарта для ПК. В 1990 году компания Apple и два партнера создали совместное предприятие Arm, расположенное в Кембридже (Англия). Целью компании было создание процессорных микросхем с новой архитектурой набора команд, основанной на более простых принципах RISC, которые рассматривались Intel, но были отвергнуты. Будучи начинающей компанией, Arm не несла никаких затрат на переход от x86, поскольку у нее не было ни бизнеса, ни клиентов. Вместо этого она хотела заменить x86 в центре вычислительной экосистемы. Первый генеральный директор Arm Робин Саксби (Robin Saxby) ставил перед компанией, состоящей из двенадцати человек, грандиозные задачи. "Мы должны стать мировым стандартом", - сказал он своим коллегам. "Это единственный шанс, который у нас есть".

Саксби поднимался по карьерной лестнице в европейских полупроводниковых подразделениях Motorola, а затем работал в европейском стартапе по производству микросхем, который потерпел неудачу из-за неэффективности производственных процессов. Он понимал, что нельзя полагаться на собственное производство. "Кремний - это как сталь, - настаивал он в первых спорах о стратегии Arm. "Это товар..... Мы должны создавать чипы только через мой труп". Вместо этого Arm приняла бизнес-модель, заключающуюся в продаже лицензий на использование своей архитектуры и позволяющую любому другому разработчику чипов покупать их. Это дало новое представление о дезагрегированной индустрии чипов. У Intel была своя архитектура (x86), на основе которой она разрабатывала и производила множество различных микросхем. Саксби хотел продавать свою архитектуру Arm компаниям, занимающимся проектированием без фабрик, которые могли бы адаптировать архитектуру Arm для своих целей, а затем передавать производство литейному заводу, например TSMC.

Саксби мечтал не просто о соперничестве с Intel, а о разрушении ее бизнес-модели. Однако в 1990-х и 2000-х годах компании Arm не удалось завоевать долю рынка персональных компьютеров, поскольку партнерство Intel с операционной системой Windows от Microsoft было слишком сильным. Однако упрощенная и энергоэффективная архитектура Arm быстро стала популярной в небольших портативных устройствах, где требовалось экономить заряд батареи. Например, компания Nintendo выбрала чипы на базе Arm для своих портативных видеоигр - небольшого рынка, на который Intel никогда не обращала особого внимания. Олигополия Intel на компьютерные процессоры была слишком прибыльной, чтобы думать о нишевых рынках. Intel слишком поздно поняла, что ей следует конкурировать на другом, казалось бы, нишевом рынке портативных вычислительных устройств - рынке мобильных телефонов.

Идея о том, что мобильные устройства изменят вычислительную технику, была не нова. Карвер Мид, прозорливый профессор Калифорнийского технологического института, предсказал это еще в начале 1970-х годов. В Intel тоже понимали, что ПК не станут завершающим этапом эволюции вычислительной техники. В течение 1990-х и 2000-х годов компания инвестировала средства в ряд новых продуктов, таких как система видеоконференций Zoom, опередившая свое время на два десятилетия. Но ни одна из этих новинок не получила распространения не столько по техническим причинам, сколько потому, что все они были гораздо менее прибыльными, чем основной бизнес Intel - создание чипов для ПК. Они так и не нашли поддержки внутри Intel.

Мобильные устройства регулярно обсуждались в компании с начала 1990-х годов, когда Энди Гроув еще был генеральным директором. На одном из совещаний в штаб-квартире Intel в Санта-Кларе в начале 1990-х годов один из руководителей размахивал в воздухе своим Palm Pilot и заявлял: "Эти устройства вырастут и заменят ПК". Но идея вливания денег в мобильные устройства казалась дикой авантюрой в то время, когда на продаже процессоров для ПК можно было заработать гораздо больше . Поэтому Intel решила не входить в мобильный бизнес, пока не стало слишком поздно.

Дилемма Intel могла быть легко диагностирована профессором Гарвардского университета, который консультировал Энди Гроува. Все в Intel знали Клейтона Кристенсена и его концепцию "дилеммы инноватора". Однако бизнес компании по производству процессоров для ПК, похоже, еще очень долго будет печатать деньги. В отличие от 1980-х годов, когда Гроув переориентировал Intel на DRAM в то время, когда компания теряла деньги, в 1990-х и 2000-х годах Intel была одной из самых прибыльных американских компаний. Проблема заключалась не в том, что никто не понимал, что Intel должна рассматривать новые продукты, а в том, что статус-кво был просто слишком прибыльным. Если бы Intel вообще ничего не делала, она по-прежнему владела бы двумя самыми ценными в мире замками - чипами для ПК и серверов, - окруженными глубоким рвом x86.

Вскоре после заключения сделки по установке чипов Intel в компьютеры Mac Джобс вновь обратился к Отеллини с новым предложением. Будет ли Intel создавать микросхемы для новейшего продукта Apple - компьютеризированного телефона? Все сотовые телефоны используют микросхемы для работы операционных систем и управления связью с сотовыми сетями, но Apple хотела, чтобы ее телефон функционировал как компьютер. В результате для него потребуется мощный процессор компьютерного типа. "Они хотели заплатить определенную цену, - сказал Отеллини журналисту Алексису Мадригалу после этого, - и ни цента больше..... Я не мог этого видеть. Это не было одной из тех вещей, которые можно компенсировать объемом". Оглядываясь назад, можно сказать, что прогнозируемая стоимость была ошибочной, а объем был в 100 раз больше, чем все думали". Intel отказалась от контракта на поставку iPhone.

Apple искала другие варианты чипов для своих телефонов. Джобс обратился к архитектуре Arm, которая, в отличие от x86, была оптимизирована для мобильных устройств, где требовалось экономить на энергопотреблении. Первые процессоры для iPhone были произведены компанией Samsung, которая вслед за TSMC занялась литейным производством. Прогноз Отеллини о том, что iPhone будет нишевым продуктом, оказался ужасно ошибочным. Однако когда он понял свою ошибку, было уже слишком поздно. В дальнейшем Intel будет пытаться завоевать долю в бизнесе смартфонов. Несмотря на то, что в конечном итоге Intel вложила миллиарды долларов в разработку продуктов для смартфонов, ей так и не удалось ничего показать. Apple вырыла глубокий ров вокруг своего чрезвычайно прибыльного замка еще до того, как Отеллини и Intel поняли, что происходит.

Всего через несколько лет после того, как Intel отказалась от контракта на поставку iPhone, Apple зарабатывала на смартфонах больше, чем Intel продавала процессоров для ПК. Intel несколько раз пыталась взобраться на стены замка Apple, но уже потеряла преимущество первой. Тратить миллиарды на второе место вряд ли было привлекательно, тем более что бизнес Intel по производству ПК по-прежнему оставался высокоприбыльным, а бизнес по производству центров обработки данных быстро рос. Поэтому Intel так и не нашла способа закрепиться в сфере мобильных устройств, на которые сегодня приходится почти треть продаваемых чипов. И до сих пор не нашла.

Упущенные возможности Intel за годы, прошедшие после ухода Гроува со сцены, имели общую причину. С конца 1980-х годов Intel получила четверть триллиона долларов прибыли, даже без учета инфляции, что является рекордом, с которым мало какая другая компания может сравниться. Этого удалось добиться за счет высоких цен на микросхемы для ПК и серверов. Intel смогла удержать высокие цены благодаря оптимизированным процессам проектирования и передовому производству, которые Гроув отточил и завещал своим преемникам. Руководство компании постоянно отдавало приоритет производству микросхем с наибольшей нормой прибыли.

Это была рациональная стратегия - никому не нужны продукты с низкой нормой прибыли, но она не позволяла пробовать что-то новое. Зацикленность на достижении краткосрочных показателей рентабельности стала заменять долгосрочное технологическое лидерство. Переход власти от инженеров к менеджерам ускорил этот процесс. Отеллини, возглавлявший Intel с 2005 по 2013 год, признался, что отказался от контракта на создание чипов для iPhone, поскольку его беспокоили финансовые последствия. Зацикленность на показателях прибыли просочилась глубоко в компанию - в решения о найме, в дорожные карты продуктов, в процессы НИОКР. Просто руководители компании были в большей степени сосредоточены на разработке баланса компании, чем на производстве транзисторов. "У компании были технологии, были люди", - вспоминает один из бывших финансовых руководителей Intel. "Просто не хотели принимать на себя удар по марже".

Глава 34. Бегать быстрее?

В 2010 году Энди Гроув обедал в одном из ресторанов Пало-Альто, когда его познакомили с тремя китайскими венчурными капиталистами, совершавшими поездку по Кремниевой долине. В 2005 году он покинул пост председателя совета директоров Intel и теперь был простым пенсионером. Компания, которую он создал и затем спас, по-прежнему была чрезвычайно прибыльной. Она приносила прибыль даже в 2008 и 2009 годах, хотя уровень безработицы в Кремниевой долине превысил 9%. Однако Гроув не считал прошлый успех Intel аргументом для самоуспокоения. Он был таким же параноиком, как и прежде. Видя, как китайские венчурные капиталисты инвестируют в Пало-Альто, он задумался: Разумно ли поступает Кремниевая долина, выводя производство на периферию в период массовой безработицы?

Будучи еврейским беженцем от нацистских и советских войск, Гроув не был нативистом. Intel нанимала инженеров со всего мира. Ее предприятия располагались на нескольких континентах. Однако Гроув был обеспокоен выводом за пределы страны передовых производственных рабочих мест. Примером такой тенденции может служить iPhone, который был представлен всего тремя годами ранее. Хотя вывоз из страны начался с низкоквалифицированных рабочих мест, Гроув не думал, что на этом он остановится, будь то полупроводники или любая другая отрасль. Он беспокоился о литиевых батареях, необходимых для электромобилей, где США занимают ничтожную долю рынка, несмотря на изобретение многих ключевых технологий. Его решение: "Обложить дополнительным налогом продукцию, произведенную за счет оффшорного труда. Если в результате начнется торговая война, относитесь к ней как к другим войнам - сражайтесь, чтобы победить".

Многие решили списать Гроува в разряд представителей ушедшей эпохи. Он создал Intel на поколение раньше, еще до появления Интернета. Его компания пропустила появление мобильного телефона и жила за счет монополии на x86. В начале 2010-х годов Intel сохранила самые передовые в мире полупроводниковые технологии, раньше конкурентов внедряя транзисторы меньшего размера, с той же регулярностью, которая была известна еще со времен Гордона Мура. Однако разрыв между Intel и такими конкурентами, как TSMC и Samsung, начал сокращаться.

Кроме того, в настоящее время бизнес Intel отодвинут на второй план другими технологическими компаниями с иными бизнес-моделями. В начале 2000-х годов Intel была одной из самых дорогих компаний в мире, но ее обогнала Apple, чья новая мобильная экосистема не опиралась на чипы Intel. Intel пропустила подъем интернет-экономики. Основанная в 2006 году компания Facebook к 2010 году стоила почти в два раза меньше, чем Intel. Вскоре она станет в несколько раз дороже. Крупнейший чипмейкер Долины мог бы возразить, что данные в Интернете обрабатываются на его серверных чипах, а доступ к ним осуществляется на ПК, работающих на его процессорах. Однако производство чипов было менее прибыльным делом, чем продажа рекламы в приложениях. Гроув боготворил "разрушительные инновации", но к 2010-м годам бизнес Intel был разрушен. Его сетования на офшорные сборочные линии Apple остались без внимания.

Даже в полупроводниковой сфере пророчества Гроува были отвергнуты. Действительно, новые полупроводниковые литейные заводы, такие как TSMC, были в значительной степени оффшорными. Однако иностранные литейные заводы выпускали микросхемы, в значительной степени разработанные американскими компаниями, не имеющими фабов. Более того, их фабрики были оснащены производственным оборудованием американского производства. Перемещение производства в Юго-Восточную Азию стало центральным элементом бизнес-модели индустрии микросхем с тех пор, как компания Fairchild Semiconductor - первый работодатель Энди Гроува - открыла свой первый сборочный завод в Гонконге.

Гроув не был убежден в этом. "Отказ от сегодняшнего "товарного" производства может привести к тому, что вы окажетесь вне завтрашней развивающейся отрасли", - заявил он, указав на отрасль производства электрических аккумуляторов ( ). США "потеряли свое лидерство в производстве аккумуляторов тридцать лет назад, когда перестали выпускать устройства бытовой электроники", - пишет Гроув. Затем они упустили батареи для персональных компьютеров, а теперь сильно отстают по батареям для электромобилей. "Я сомневаюсь, что они когда-нибудь наверстают упущенное", - прогнозировал он в 2010 году.

Даже в полупроводниковой отрасли можно было легко найти контраргументы пессимизму Гроува по поводу переноса опыта на периферию. По сравнению с ситуацией конца 1980-х годов, когда японские конкуренты опережали Кремниевую долину в области разработки и производства DRAM, американская экосистема производства микросхем выглядела более здоровой. Не только Intel получала огромные прибыли. Многие разработчики микросхем, не имеющие фабрик, также получали огромные прибыли. За исключением потери передовой литографии, американские фирмы, производящие оборудование для полупроводникового производства, в целом процветали в 2000-е годы. Applied Materials оставалась крупнейшей в мире компанией по производству полупроводниковых инструментов, создавая оборудование, например, машины для нанесения тонких пленок химикатов на кремниевые пластины в процессе их обработки. Компания Lam Research обладала передовым опытом в области травления микросхем на кремниевых пластинах. А компания KLA, также расположенная в Силиконовой долине, обладала лучшими в мире инструментами для поиска ошибок нанометрового размера на пластинах и масках для литографии. Эти три производителя инструментов разрабатывали новые поколения оборудования, способного наносить, травить и измерять характеристики на атомном уровне, что будет иметь решающее значение для создания следующего поколения микросхем. Несколько японских фирм - в частности, Tokyo Electron - обладали возможностями, сопоставимыми с американскими производителями оборудования. Тем не менее, без использования американского оборудования сделать передовой чип было практически невозможно.

То же самое происходило и при разработке микросхем. К началу 2010-х годов самые современные микропроцессоры имели миллиарда транзисторов на каждом чипе. Программное обеспечение для разводки этих транзисторов предоставляли три американские фирмы - Cadence, Synopsys и Mentor, которые контролировали около трех четвертей рынка. Невозможно было спроектировать микросхему, не используя программное обеспечение хотя бы одной из этих фирм. Более того, большинство мелких фирм, предоставляющих программное обеспечение для проектирования микросхем, также базировались в США. Ни одна другая страна и близко не подошла к этому.

Когда аналитики с Уолл-стрит и из Вашингтона смотрели на Кремниевую долину, они видели прибыльную и технологически развивающуюся отрасль производства микросхем. Конечно, существовали определенные риски, связанные с тем, что производство значительной части микросхем в мире в значительной степени зависело от нескольких предприятий на Тайване. В 1999 году на Тайване произошло землетрясение силой 7,3 балла по шкале Рихтера, в результате которого на большей части территории страны отключилось электричество, в том числе и на двух атомных электростанциях. На заводах TSMC также отключилось электричество, что поставило под угрозу производство компании и многих микросхем в мире.

Моррис Чанг быстро связался по телефону с тайваньскими чиновниками, чтобы обеспечить компании льготный доступ к электроэнергии. На восстановление работы четырех из пяти заводов компании ушла неделя, а пятый - еще дольше. Однако перебои в работе были ограничены, и рынок потребительской электроники вернулся к нормальной работе уже через месяц. Однако землетрясение 1999 года было всего лишь третьим по силе землетрясением, произошедшим на острове в ХХ веке; легко представить себе и более сильные сейсмические толчки. Заказчикам TSMC было заявлено, что производственные мощности компании способны выдержать землетрясения силой 9 баллов по шкале Рихтера, которых с 1900 года в мире произошло пять. Это утверждение никто не хотел проверять. Однако TSMC всегда могла указать на то, что Кремниевая долина расположена на разломе Сан-Андреас, поэтому перенос производства в Калифорнию не слишком безопасен.

Более сложный вопрос заключался в том, как правительству США следует скорректировать контроль над продажами полупроводниковых технологий за рубеж, чтобы учесть растущую международную цепочку поставок. За исключением нескольких небольших чипмейкеров, выпускавших специализированные полупроводники для американских военных, гиганты Кремниевой долины в 1990-е и 2000-е годы ухудшили свои отношения с Пентагоном. Когда в 1980-х годах они столкнулись с японской конкуренцией, руководители компаний Силиконовой долины проводили много времени в залах Конгресса. Теперь они не считают, что нуждаются в помощи государства. Главное для них - чтобы государство не мешало им, подписывая торговые сделки с другими странами и снимая ограничения на экспорт. Многие официальные лица в Вашингтоне поддержали призывы отрасли к ослаблению контроля. В Китае есть такие амбициозные компании, как SMIC, , но в Вашингтоне сошлись во мнении, что торговля и инвестиции будут способствовать превращению Китая в "ответственного участника" международной системы, как выразился влиятельный дипломат Роберт Зеллик (Robert Zoellick).

Более того, популярные теории о глобализации говорили о том, что установить жесткий контроль практически невозможно. Во времена "холодной войны" контроль осуществлялся достаточно жестко, что приводило к регулярным спорам между США и их союзниками о том, какое оборудование можно продавать Советскому Союзу. В отличие от СССР, Китай в 2000-х годах был гораздо более интегрирован в мировую экономику. Вашингтон пришел к выводу, что экспортный контроль принесет больше вреда, чем пользы, нанося ущерб американской промышленности и не мешая Китаю покупать товары у фирм других стран. Япония и Европа были готовы продать КНР практически все. Ни у кого в Вашингтоне не хватало духу спорить с союзниками по поводу экспортного контроля, тем более что американские лидеры были нацелены на дружбу со своими китайскими коллегами.

В Вашингтоне сформировался новый консенсус относительно того, что наилучшая политика - это "бежать быстрее", чем конкуренты Америки. "Вероятность того, что Соединенные Штаты станут зависимы от какой-либо одной страны, тем более от Китая, по какому-либо одному продукту, особенно по полупроводникам, чрезвычайно мала", - предсказывал один американский эксперт. США пошли настолько далеко, что предоставили китайской компании SMIC особый статус "подтвержденного конечного пользователя" , удостоверяющий, что компания не продает продукцию китайским военным и, следовательно, освобождается от некоторых мер экспортного контроля. За исключением нескольких законодателей, в основном республиканцев с Юга, которые все еще смотрели на Китай так, как будто холодная война никогда не заканчивалась, почти все в Вашингтоне поддержали стратегию "бежать быстрее", чем конкуренты.

Элегантная стратегия "Беги быстрее" имела лишь одну проблему: по некоторым ключевым показателям США не бежали быстрее, а теряли позиции. Вряд ли кто-то в правительстве удосужился провести анализ, но мрачные предсказания Энди Гроува о выводе специалистов за рубеж частично сбывались. В 2007 году Министерство обороны заказало бывшему сотруднику Пентагона Ричарду Ван Атта и нескольким его коллегам исследование с целью оценить влияние "глобализации" полупроводниковой промышленности на цепочки поставок в вооруженных силах. Ван Атта несколько десятилетий занимался вопросами микроэлектроники для оборонного комплекса и пережил взлет и падение японской индустрии микросхем. Он не был склонен к излишним реакциям и понимал, как многонациональная цепочка поставок делает отрасль более эффективной. В мирное время эта система работала безотказно. Однако Пентагону приходилось думать о худших сценариях. Ван Атта сообщил, что в скором времени доступ Министерства обороны к новейшим микросхемам будет зависеть от зарубежных стран, так как большое количество передовых технологий перемещается за рубеж.

В условиях высокомерия однополярной Америки почти никто не хотел слушать. Большинство людей в Вашингтоне просто делали вывод о том, что США "бегут быстрее", даже не обращая внимания на доказательства. Однако история развития полупроводниковой промышленности не говорит о том, что лидерство США гарантировано. Америка не обогнала японцев в 1980-х годах, хотя и обогнала в 1990-х. GCA не обогнала Nikon или ASML в области литографии. Micron был единственным производителем DRAM, способным идти в ногу с восточноазиатскими конкурентами, в то время как многие другие американские производители DRAM разорились. К концу 2000-х годов Intel сохраняла преимущество над Samsung и TSMC в производстве миниатюрных транзисторов, но разрыв сократился. Intel работала медленнее, хотя все еще выигрывала от своей более совершенной стартовой позиции. США лидировали в большинстве видов проектирования микросхем, хотя тайваньская компания MediaTek доказывала, что и другие страны могут создавать микросхемы. Ван Атта видит мало причин для уверенности и ни одной для самоуспокоения. "Лидерские позиции США, - предупреждал он в 2007 году, - в течение следующего десятилетия, скорее всего, серьезно ослабнут". Его никто не слушал.

Часть

VI

. Перевод инноваций на периферию?

Глава 35. "У настоящих мужчин есть фаблеты"

Джерри Сандерс, одетый в Rolex и разъезжающий на Rolls Royce драчун, основавший компанию AMD, любил сравнивать владение полупроводниковой фабрикой с содержанием в бассейне домашней акулы. Акула стоила дорого, ее содержание требовало времени и сил, а могла в итоге убить вас. Тем не менее, Сандерс был уверен в одном: он никогда не откажется от своих заводов. Хотя он изучал электротехнику в университете штата Иллинойс, он никогда не был производственником. Он продвигался по карьерной лестнице в области продаж и маркетинга в компании Fairchild Semiconductor, прославившись как самый эпатажный и успешный продавец компании.

Его специальностью были продажи, но Сандерс никогда не мечтал отказаться от производственных мощностей AMD, даже когда появление таких литейных заводов, как TSMC, позволило крупным компаниям, производящим микросхемы, задуматься о продаже своих производственных мощностей и передаче их на аутсорсинг литейным заводам в Азии. Вступив в 1980-х годах в борьбу с японцами за долю рынка DRAM, а в 1990-х годах - с Intel за рынок ПК, Сандерс был предан своим заводам. Он считал, что они имеют решающее значение для успеха AMD.

Однако даже он признал, что зарабатывать деньги, владея и эксплуатируя фабрику, становится все труднее. Проблема была проста: каждое поколение технологических усовершенствований делало фабрики более дорогими. Моррис Чанг пришел к аналогичному выводу несколькими десятилетиями ранее, и именно поэтому он считал бизнес-модель TSMC более совершенной. Такая литейная компания, как TSMC, могла производить чипы для многих разработчиков микросхем, извлекая из огромных объемов производства эффективность, которую другим компаниям было бы трудно повторить.

Не все сектора чип-индустрии столкнулись с подобной динамикой, но многие - да. К 2000-м годам полупроводниковую отрасль было принято разделять на три категории. К "логике" относятся процессоры, на которых работают смартфоны, компьютеры и серверы. Под "памятью" понимается DRAM, обеспечивающая кратковременную память, необходимую компьютерам для работы, и флэш-память, называемая также NAND, которая запоминает данные на длительное время. Третья категория микросхем более обширна, в нее входят аналоговые микросхемы, например датчики, преобразующие визуальные или звуковые сигналы в цифровые данные, радиочастотные микросхемы, обеспечивающие связь с сетями сотовой связи, и полупроводники, управляющие потреблением электроэнергии устройствами.

Эта третья категория не зависит в основном от закона Мура в плане повышения производительности. Продуманный дизайн имеет большее значение, чем уменьшение размеров транзисторов. Сегодня около трех четвертей микросхем этой категории производятся на процессорах с размерами или превышающими 180 нанометров - технология производства, которая была впервые применена в конце 1990-х годов. В результате экономика этого сегмента отличается от экономики микросхем логики и памяти, которые должны постоянно уменьшать размеры транзисторов, чтобы оставаться на передовых позициях. Фабрики по производству таких микросхем, как правило, не нуждаются в том, чтобы каждые несколько лет переходить на самые маленькие транзисторы, поэтому они существенно дешевле: в среднем требует четверти капитальных вложений по сравнению с передовой фабрикой по производству логических микросхем или микросхем памяти. Сегодня крупнейшими производителями аналоговых микросхем являются американские, европейские или японские компании. Большая часть их продукции также производится в этих трех регионах, и лишь небольшая часть - на Тайване и в Южной Корее. Крупнейшим производителем аналоговых микросхем на сегодняшний день является компания Texas Instruments, которая не смогла создать монополию по типу Intel в экосистемах ПК, центров обработки данных и смартфонов, но остается средним и высокоприбыльным производителем микросхем с обширным каталогом аналоговых микросхем и датчиков. В настоящее время существует множество других американских производителей аналоговых микросхем, таких как Onsemi, Skyworks, Analog Devices, а также аналогичные компании в Европе и Японии.

На рынке памяти, напротив, доминирует неуклонное стремление к переносу производства на несколько предприятий, в основном в Восточной Азии. Вместо разрозненных поставщиков, сосредоточенных в странах с развитой экономикой, два основных типа микросхем памяти - DRAM и NAND - производятся всего несколькими компаниями. Для микросхем памяти DRAM - типа полупроводников, определившего в 1980-х годах противостояние Кремниевой долины с Японией, - стоимость современной фабрики может составлять 20 млрд. долл. Раньше насчитывались десятки производителей DRAM, а сегодня их всего три. В конце 1990-х годов несколько японских производителей DRAM, испытывавших трудности, были объединены в одну компанию Elpida, которая пыталась конкурировать с Micron из Айдахо, а также с корейскими Samsung и SK Hynix. К концу 2000-х годов эти четыре компании контролировали около 85% рынка. Тем не менее Elpida боролась за выживание и в 2013 году была куплена компанией Micron. В отличие от Samsung и Hynix, которые производят большую часть своей DRAM в Южной Корее, в результате длительной череды приобретений у "Микрона" появились заводы по производству DRAM в Японии, Тайване, Сингапуре и США. Государственные субсидии в таких странах, как Сингапур, стимулировали Micron к сохранению и расширению производственных мощностей в этих странах. Таким образом, несмотря на то, что американская компания входит в тройку крупнейших мировых производителей DRAM, большая часть производства DRAM находится в Восточной Азии.

Рынок NAND, другого основного типа микросхем памяти, также ориентирован на Азию. Крупнейший игрок - компания Samsung, , поставляет 35% рынка, остальное производят корейская Hynix, японская Kioxia и две американские фирмы - Micron и Western Digital. Корейские компании производят микросхемы почти исключительно в Корее или Китае, в то время как в США производится лишь часть NAND-накопителей Micron и Western Digital, а остальное производство осуществляется в Сингапуре и Японии. Как и в случае с DRAM, хотя американские фирмы играют важную роль в производстве NAND, доля производства в США существенно ниже.

Однако второе место Америки по выпуску микросхем памяти не является чем-то новым. Он берет свое начало в конце 1980-х годов, когда Япония впервые обогнала США по объему выпуска DRAM. Существенным сдвигом последних лет стало падение доли логических микросхем, производимых в США. Сегодня строительство современной фабрики по производству логики обходится в 20 млрд. долларов - это огромные капиталовложения, которые могут позволить себе немногие компании. Как и в случае с микросхемами памяти, существует зависимость между количеством производимых компанией микросхем и их выходом - количеством реально работающих микросхем. Учитывая преимущества масштаба, число фирм, производящих микросхемы передовой логики, неуклонно сокращается.

За исключением Intel, многие ключевые американские производители логических микросхем отказались от своих заводов и перевели производство на аутсорсинг. Другие бывшие крупные игроки, такие как Motorola или National Semiconductor, обанкротились, были куплены или столкнулись с сокращением своей доли на рынке. На смену им пришли безфабричные компании, которые часто нанимали разработчиков микросхем из старых полупроводниковых фирм, а производство передавали на аутсорсинг TSMC или другим литейным заводам в Азии. Это позволило компаниям, не имеющим фабрик, сосредоточиться на своей сильной стороне - проектировании микросхем, не требуя одновременного опыта производства полупроводников.

Пока Сандерс занимал пост генерального директора, основанная им компания AMD оставалась в сфере производства логических микросхем, таких как процессоры для ПК. Руководители Кремниевой долины старой закалки продолжали настаивать на том, что разделение производства полупроводников и их проектирования приводит к неэффективности. Но именно культура, а не деловые соображения, позволяла так долго сохранять интеграцию проектирования и производства микросхем. Сандерс еще помнил времена, когда Боб Нойс возился в лаборатории Fairchild. Его аргументы в пользу сохранения собственного производства AMD опирались на позы мачо-мужчины, которые быстро теряли свою актуальность. Услышав в 1990-х годах от одного из журналистов фразу о том, что "у настоящих мужчин есть фабрики", он взял ее себе на вооружение. "А теперь послушайте меня, и послушайте хорошенько", - заявил Сандерс на одной из отраслевых конференций. "У настоящих мужчин есть фабрики".

Глава 36. Бесфабричная революция

У "настоящих мужчин" могут быть фабрики, но у новой волны полупроводниковых предпринимателей Кремниевой долины их нет. С конца 1980-х годов наблюдается взрывной рост числа компаний, занимающихся производством чипов без фабрик, которые разрабатывают полупроводники своими силами, но передают их производство на аутсорсинг, обычно прибегая к услугам TSMC. Когда в 1984 г. Гордон Кэмпбелл и Дадо Банатао основали компанию Chips and Technologies, которую принято считать первой безфабричной фирмой, один из друзей утверждал, что "не была настоящей полупроводниковой компанией", поскольку не производила собственных микросхем. Однако разработанные ими графические чипы для ПК оказались популярными и конкурировали с продукцией крупнейших игроков отрасли. В конце концов компания Chips and Technologies прекратила свое существование и была приобретена корпорацией Intel. Однако компания доказала, что бизнес-модель без фабрики может работать, для этого требуется только хорошая идея и несколько миллионов долларов стартового капитала, что составляет ничтожную долю от суммы, необходимой для строительства фабрики.

Компьютерная графика оставалась привлекательной нишей для полупроводниковых стартапов, поскольку, в отличие от микропроцессоров для ПК, в области графики Intel не имела фактической монополии. Каждый производитель ПК, от IBM до Compaq, должен был использовать в качестве основного процессора чип Intel или AMD, поскольку эти две фирмы обладали фактической монополией на набор инструкций x86, необходимый для ПК. На рынке микросхем для вывода изображения на экран было гораздо больше конкуренции. Появление полупроводниковых литейных заводов и снижение стартовых затрат привели к тому, что не только аристократия Кремниевой долины могла конкурировать за создание лучших графических процессоров. Компания Nvidia, которая в итоге стала доминировать на рынке графических чипов, , начинала свою скромную деятельность не в модной кофейне в Пало-Альто, а в забегаловке Denny's в неблагополучном районе Сан-Хосе.

Компания Nvidia была основана в 1993 году Крисом Малаховски, Кертисом Примом и Дженсеном Хуангом, последний из которых и сегодня является генеральным директором. Прим занимался фундаментальными разработками в области графических вычислений в компании IBM, а затем работал в Sun Microsystems вместе с Малаховски. Хуанг, который был родом из Тайваня, но в детстве переехал в Кентукки , работал в компании LSI, производителе микросхем в Силиконовой долине. Он стал генеральным директором и публичным лицом Nvidia, всегда носил темные джинсы, черную рубашку, черную кожаную куртку и обладал аурой, похожей на ауру Стива Джобса, которая позволяла ему заглянуть далеко в будущее вычислительной техники.

Первые клиенты Nvidia - компании, занимающиеся видео и компьютерными играми, - не могли показаться передовыми, однако компания сделала ставку на то, что будущее графики - за созданием сложных трехмерных изображений. Ранние ПК представляли собой скучный, унылый двухмерный мир, поскольку вычисления, необходимые для отображения трехмерных изображений, были огромны. В 1990-х годах, когда в Microsoft Office появилась анимированная скрепка Клиппи, которая сидела у экрана и раздавала советы, это стало прорывом в графике и часто приводило к зависанию компьютеров.

Компания Nvidia не только разработала чипы, называемые графическими процессорами (GPU), способные работать с трехмерной графикой, но и создала вокруг них программную экосистему. Для создания реалистичной графики используются программы, называемые шейдерами, которые указывают всем пикселям изображения, как они должны быть изображены, скажем, при заданном оттенке света. Шейдер применяется к каждому из пикселей изображения, что представляет собой относительно простой расчет, выполняемый для многих тысяч пикселей. Графические процессоры Nvidia способны быстро рендерить изображения, поскольку, в отличие от микропроцессоров Intel или других CPU общего назначения, они устроены таким образом, что позволяют одновременно выполнять множество простых вычислений, таких как затенение пикселей.

В 2006 г. компания Nvidia, осознав, что высокоскоростные параллельные вычисления могут быть использованы не только в компьютерной графике, выпустила CUDA - программное обеспечение, позволяющее программировать графические процессоры на стандартном языке программирования, без привязки к графике. Даже когда Nvidia выпускала первоклассные графические чипы, Хуанг потратил на это программное обеспечение огромные средства - по оценкам компании в 2017 году, не менее 10 млрд долларов США, чтобы любой программист, а не только специалист по графике, мог работать с чипами Nvidia. Хуанг раздавал CUDA бесплатно, но программное обеспечение работало только с чипами Nvidia. Сделав чипы полезными не только в графической отрасли, компания Nvidia открыла для себя новый обширный рынок параллельных вычислений - от вычислительной химии до прогнозирования погоды. В то время Хуанг лишь смутно представлял себе потенциальный рост того, что станет самой большой сферой применения параллельных вычислений: искусственного интеллекта.

Сегодня чипы Nvidia, в основном производимые компанией TSMC, можно встретить в большинстве современных центров обработки данных. Хорошо, что компании не пришлось строить собственную фабрику. На этапе стартапа собрать необходимую сумму было бы, скорее всего, невозможно. Дать пару миллионов долларов дизайнерам микросхем, работающим в кафе Denny's, уже было авантюрой. Ставка в сто с лишним миллионов долларов - стоимость новой фабрики в то время - была бы непосильной даже для самых авантюрных инвесторов Кремниевой долины. Кроме того, как отметил Джерри Сандерс, эффективное функционирование фабрики требует больших затрат и времени. Достаточно сложно просто разрабатывать первоклассные чипы, как это делала Nvidia. Если бы ей пришлось управлять собственными производственными процессами, у нее, вероятно, не хватило бы ни ресурсов, ни пропускной способности, чтобы вложить деньги в создание экосистемы программного обеспечения.

Nvidia была не единственной компанией, не имеющей завода, которая впервые предложила новые варианты использования специализированных логических микросхем. Ирвин Джейкобс, профессор теории связи, который в начале 1970-х годов на одной из научных конференций держал в руках микропроцессор и заявил: "Это будущее!", теперь считал, что будущее уже наступило. Мобильные телефоны - большие черные кирпичи из пластика, прикрепляемые к приборной панели или полу автомобиля, - вот-вот должны были войти во второе поколение технологий (2G). Компании, производящие телефоны, на сайте пытались договориться о технологическом стандарте, который позволил бы их телефонам общаться друг с другом. Большинство компаний хотели создать систему "множественного доступа с разделением по времени", при которой данные от нескольких телефонных звонков передавались бы на одной и той же частоте радиоволн, а данные от одного звонка вставлялись бы в спектр радиоволн, когда в другом звонке наступал бы момент тишины.

Джейкобс, чья вера в закон Мура была как никогда сильна, решил, что более сложная система переключения частот будет работать лучше. Вместо того чтобы удерживать телефонный звонок на определенной частоте, он предложил перемещать данные звонка между различными частотами, что позволило бы вместить больше звонков в свободное пространство спектра. Большинство людей считали, что теоретически он прав, но на практике такая система работать не будет. По их мнению, качество передачи голоса будет низким, а звонки будут обрываться. Объем обработки, необходимый для перемещения данных вызова между частотами и их интерпретации телефоном на другом конце, казался огромным.

Джейкобс не согласился с этим мнением и в 1985 г. основал компанию Qualcomm - Quality Communications, чтобы доказать свою правоту. Он построил небольшую сеть с несколькими вышками сотовой связи, чтобы доказать ее работоспособность. Вскоре вся отрасль осознала, что система Qualcomm позволяет уместить гораздо больше звонков на сотовые телефоны в существующее пространство спектра, полагаясь на закон Мура для выполнения алгоритмов, которые осмысливают все радиоволны, прыгающие вокруг.

В каждом поколении сотовых телефонов, начиная с 2G, Qualcomm предлагала ключевые идеи по передаче большего объема данных через радиочастотный спектр и продавала специализированные микросхемы с вычислительной мощностью, способной расшифровывать эту какофонию сигналов. Патенты компании настолько фундаментальны, что без них невозможно создать сотовый телефон. Вскоре компания Qualcomm перешла на новое направление деятельности, разрабатывая не только модемные микросхемы для связи с сотовой сетью, но и процессоры приложений для работы основных систем смартфона. Эти микросхемы представляют собой грандиозные инженерные достижения, каждая из которых построена на десятков миллионов строк кода. Компания Qualcomm заработала сотни миллиардов долларов, продавая чипы и лицензируя интеллектуальную собственность. Но при этом она не производит чипы: все они разработаны собственными силами, но производятся такими компаниями, как Samsung или TSMC.

Легко сетовать на то, что производство полупроводников выведено за пределы страны. Но такие компании, как Qualcomm, могли бы не выжить, если бы им приходилось ежегодно вкладывать миллиарды долларов в строительство заводов. Джейкобс и его инженеры были мастерами по встраиванию данных в радиоволновый спектр и разработке все более хитроумных микросхем для декодирования смысла этих сигналов. Как и в случае с Nvidia, хорошо, что им не пришлось пытаться стать еще и экспертами в области производства полупроводников. Компания Qualcomm неоднократно рассматривала возможность открытия собственных производственных мощностей, но всегда отказывалась от этого, учитывая стоимость и сложность производства. Благодаря TSMC, Samsung и другим компаниям, готовым производить их чипы, инженеры Qualcomm могли сосредоточиться на своих основных сильных сторонах - управлении спектром и разработке полупроводников.

Многие другие американские компании, производящие микросхемы, выиграли от безфабричной модели, которая позволила им выпускать новые микросхемы без необходимости тратить миллиарды на строительство собственной фабрики. Появились целые новые категории микросхем, которые производились не на собственной фабрике, а только на TSMC и других литейных предприятиях. Полевые программируемые вентильные матрицы - микросхемы, которые можно программировать для различных целей, - были впервые созданы такими компаниями, как Xilinx и Altera, которые с самого начала своего существования опирались на аутсорсинговое производство. Однако самым значительным изменением стало появление не только новых типов микросхем. Сделав возможными мобильные телефоны, передовую графику и параллельную обработку данных, компании, не имеющие фабрик, позволили создать совершенно новые типы вычислительных систем.

Глава 37. Большой союз Морриса Чанга

Джерри Сандерс, возможно, и обещал никогда не отказываться от своих заводов, но поколение инженеров, которые в детстве проектировали микросхемы с помощью перочинных ножей и пинцетов, уходило со сцены. Пришедшие им на смену инженеры обучались новой дисциплине - информатике, и многие из них знали полупроводники в основном по новым программам проектирования микросхем, появившимся в 1980-х и 1990-х годах. Для многих в Кремниевой долине романтическая привязанность Сандерса к заводам казалась столь же несовременной, как и его мачистская развязность. Новый класс руководителей, возглавивших американские полупроводниковые компании в 2000-2010-х годах, как правило, говорил на языке не только докторов, но и магистров, непринужденно беседуя о капитальных вложениях и марже с аналитиками Уолл-стрит во время ежеквартальных звонков по поводу прибыли. По большинству показателей это новое поколение руководителей было гораздо более профессиональным, чем химики и физики, построившие Кремниевую долину. Но по сравнению с предшествующими гигантами они часто выглядели устаревшими.

Эпоха диких ставок на невозможные технологии сменялась чем-то более организованным, профессиональным и рациональным. На смену азартным ставкам приходило расчетливое управление рисками. При этом трудно было отделаться от ощущения, что в этом процессе что-то потеряно. Из основателей чип-индустрии остался только Моррис Чанг, который курил трубку в своем офисе на Тайване - привычка, которую он отстаивал как полезную для здоровья, или, по крайней мере, для настроения. В 2000-х годах даже Чанг начал задумываться о преемственности. В 2005 году, в возрасте 74 лет, он оставил пост генерального директора, хотя и остался председателем совета директоров TSMC. Вскоре уже не осталось никого, кто помнил бы, как работал в лаборатории вместе с Джеком Килби или пил пиво с Бобом Нойсом.

Смена руководства в индустрии микросхем ускорила процесс разделения проектирования и производства микросхем, причем большая часть последнего была выведена на периферию. Через пять лет после ухода Сандерса из AMD, на сайте , компания объявила о разделении бизнеса по разработке и производству микросхем. Уолл-стрит ликовала, считая, что новая AMD будет более прибыльной без капиталоемких заводов. AMD выделила эти предприятия в новую компанию, которая будет работать как литейный завод, подобно TSMC, производя чипы не только для AMD, но и для других заказчиков. Инвестиционное подразделение правительства Абу-Даби, компания Mubadala, стала основным инвестором нового литейного завода - неожиданная позиция для страны, известной больше углеводородами, чем высокими технологиями. CFIUS, американский государственный орган, рассматривающий вопросы приобретения иностранцами стратегических активов, разрешил продажу, посчитав, что она не имеет последствий для национальной безопасности. Однако судьба производственных мощностей AMD в конечном итоге определит развитие индустрии микросхем и станет гарантией того, что самые передовые технологии будут производиться за рубежом.

GlobalFoundries, так называлась новая компания, унаследовавшая заводы AMD, вошла в отрасль, которая была столь же конкурентной и неумолимой, как и раньше. В 2000-х и начале 2010-х годов закон Мура шел вперед, заставляя передовых производителей микросхем тратить все большие средства на внедрение нового, более совершенного производственного процесса примерно раз в два года. Чипы для смартфонов, ПК и серверов быстро переходили на каждый новый "узел", используя преимущества увеличения вычислительной мощности и снижения энергопотребления за счет более плотной упаковки транзисторов. Каждый переход на новый узел требовал все более дорогостоящего оборудования для производства.

В течение многих лет каждое поколение технологии производства называлось по длине затвора транзистора - той части кремниевого чипа, проводимость которой включалась и выключалась, создавая и прерывая цепь. В 1999 году был создан 180-нм узел, за которым последовали 130-нм, 90-нм, 65-нм и 45-нм, причем в каждом поколении транзисторы уменьшались настолько, что на той же площади их можно было разместить примерно вдвое больше. Это позволило снизить энергопотребление в расчете на один транзистор, поскольку транзисторам меньшего размера требуется меньшее количество электронов для прохождения через них.

Примерно в начале 2010-х годов стало невозможным более плотное размещение транзисторов за счет их двумерного уменьшения. Одна из проблем заключалась в том, что при уменьшении размеров транзисторов в соответствии с законом Мура узкая длина проводящего канала иногда приводила к "утечке" энергии через схему даже при выключенном выключателе. Кроме того, слой диоксида кремния на каждом транзисторе стал настолько тонким, что квантовые эффекты, такие как "туннелирование" - прыжки через барьеры, которые, согласно классической физике, должны быть непреодолимыми, - стали серьезно влиять на работу транзисторов. К середине 2000-х годов толщина слоя диоксида кремния на вершине каждого транзистора составляла всего пару атомов, что было слишком мало для того, чтобы удержать все электроны, находящиеся в кремнии.

Чтобы лучше контролировать движение электронов, потребовались новые материалы и конструкции транзисторов. В отличие от 2D-конструкций, используемых с 1960-х годов, в 22-нм узле появился новый 3D-транзистор, называемый FinFET (произносится "финфет"), в котором два конца схемы и канал полупроводникового материала, соединяющий их, располагаются на вершине блока, напоминающего плавник, выступающий из спины кита. Таким образом, к каналу, соединяющему два конца схемы, электрическое поле может прикладываться не только сверху, но и с боков плавника, что позволяет усилить контроль над электронами и преодолеть утечку электричества, угрожавшую работе новых поколений миниатюрных транзисторов. Эти трехмерные структуры нанометрового масштаба были крайне важны для выживания закона Мура, но их было невероятно сложно изготовить, что требовало еще большей точности при осаждении, травлении и литографии. Это добавляло неуверенности в том, что все основные производители микросхем безупречно выполнят переход на архитектуру FinFET или кто-то из них отстанет.

Когда в 2009 году GlobalFoundries была создана как независимая компания, отраслевые аналитики считали, что она имеет все шансы завоевать долю рынка в условиях гонки за 3D-транзисторами. Даже TSMC была обеспокоена, признаются бывшие руководители компании. GlobalFoundries унаследовала огромную фабрику в Германии и строила новое, самое современное предприятие в Нью-Йорке. В отличие от своих конкурентов, она собиралась разместить свои самые современные производственные мощности в странах с развитой экономикой, а не в Азии. Компания заключила партнерство с IBM и Samsung для совместной разработки технологий, что позволяет заказчикам заключать контракты на производство микросхем либо с GlobalFoundries, либо с Samsung. Кроме того, фирмы, занимающиеся проектированием микросхем без фаблаба, испытывали потребность в надежном конкуренте TSMC, поскольку тайваньский гигант уже занимал около половины мирового рынка литейного производства.

Единственным крупным конкурентом была компания Samsung, технологии литейного производства которой были примерно сопоставимы с технологиями TSMC, хотя производственные мощности компании были гораздо меньше. Сложности, однако, возникли из-за того, что часть деятельности Samsung была связана с созданием микросхем собственной разработки. В то время как компания, подобная TSMC, создает микросхемы для десятков клиентов и неустанно заботится об их удовлетворении, Samsung выпускает собственную линейку смартфонов и другой бытовой электроники, поэтому она конкурирует со многими своими клиентами. Эти компании опасались, что идеи, которыми они поделились с литейным заводом Samsung, могут оказаться в других продуктах Samsung. У TSMC и GlobalFoundries такого конфликта интересов не было.

Переход на транзисторы FinFET был не единственным потрясением для индустрии микросхем, совпавшим с созданием GlobalFoundries. Компания TSMC столкнулась с серьезными производственными проблемами, связанными с 40-нм техпроцессом, что дало GlobalFoundries шанс отличиться от своего крупного конкурента. Кроме того, финансовый кризис 2008-2009 гг. грозил перестроить индустрию микросхем. Потребители перестали покупать электронику, и технологические компании перестали заказывать микросхемы. Закупки полупроводников сократились. По словам одного из руководителей TSMC, это напоминало спуск лифта в пустую шахту. Если что-то и могло разрушить индустрию микросхем, так это мировой финансовый кризис.

Однако Моррис Чанг не собирался отказываться от доминирования в литейном бизнесе. Он пережил все циклы развития отрасли с тех пор, как его старый коллега Джек Килби изобрел интегральную схему. Он был уверен, что и этот спад рано или поздно закончится. Перенапрягшиеся компании будут вытеснены из бизнеса, а те, кто инвестировал в период спада, смогут захватить свою долю рынка. Кроме того, Чанг как никто другой понимал, что смартфоны изменят вычислительную технику, а значит, изменят и индустрию микросхем. СМИ уделяли внимание молодым технологическим магнатам, таким как Марк Цукерберг из Facebook, но у семидесятисемилетнего Чанга была перспектива, с которой мало кто мог сравниться. Мобильные устройства станут "переломным моментом" для индустрии микросхем, заявил он в интервью Forbes, считая их предвестниками таких же значительных изменений, какие произошли с появлением ПК. Он был намерен завоевать львиную долю этого бизнеса, чего бы ему это ни стоило.

Чанг понял, что TSMC может опередить конкурентов в технологическом плане, поскольку она является нейтральным игроком, вокруг которого другие компании будут создавать свои продукты. Он назвал это "Большим альянсом TSMC", объединяющим десятки компаний, которые разрабатывают микросхемы, продают интеллектуальную собственность, производят материалы или оборудование. Многие из этих компаний конкурируют друг с другом, но поскольку ни одна из них не производит пластины, ни одна из них не конкурирует с TSMC. Поэтому TSMC могла координировать свои действия между ними, устанавливая стандарты, которые соглашались использовать большинство других компаний, работающих в сфере производства микросхем. У них не было выбора, поскольку совместимость с технологическими процессами TSMC была крайне важна практически для всех компаний. Для компаний, не имеющих фабов, TSMC была наиболее конкурентоспособным источником производственных услуг. Для компаний, производящих оборудование и материалы, TSMC часто была их крупнейшим клиентом. Когда смартфоны начали набирать обороты, увеличивая спрос на кремний, Моррис Чанг занял центральное место. "TSMC знает, что важно использовать инновации всех, - заявил Чанг, - наши, производителей оборудования, наших клиентов и поставщиков ИС. В этом и заключается сила Большого Альянса". Финансовые последствия этого были весьма значительными. "Совокупные расходы на НИОКР TSMC и десяти ее крупнейших клиентов, - похвастался он, - превышают расходы Samsung и Intel вместе взятых". Старая модель интеграции проектирования и производства будет с трудом выдерживать конкуренцию, когда вся остальная индустрия объединится вокруг TSMC.

Положение TSMC в центре полупроводниковой вселенной требует от нее наличия мощностей для производства микросхем для всех своих крупнейших заказчиков. Это было бы недешево. В условиях финансового кризиса преемник Чанга, Рик Цай, сделал то, что делают практически все руководители - уволил сотрудников и сократил расходы. Чанг хотел поступить наоборот. Возвращение компании к производству 40-нм микросхем требовало инвестиций в персонал и технологии. Попытка завоевать большее количество смартфонов, особенно iPhone от Apple, который был выпущен в 2007 г. и который изначально закупал ключевые чипы у заклятого конкурента TSMC, компании Samsung, требовала огромных инвестиций в производственные мощности. Чанг расценил сокращение расходов Цая как пораженчество. "Инвестиций было очень, очень мало", - сказал Чанг журналистам впоследствии. "Я всегда считал, что компания способна на большее..... Этого не произошло. Наступила стагнация".

В результате Чанг уволил своего преемника, а вернул себе непосредственный контроль над TSMC. В тот день цена акций компании упала, поскольку инвесторы опасались, что он запустит рискованную программу расходов с неопределенной отдачей. Чанг считал, что реальный риск заключается в принятии статус-кво. Он не собирался допустить, чтобы финансовый кризис поставил TSMC под угрозу в борьбе за лидерство в отрасли. У него был полувековой опыт производства микросхем, репутация, которую он оттачивал с середины 1950-х годов. Поэтому в самый разгар кризиса Чанг вновь нанял работников, которых уволил прежний генеральный директор, и удвоил инвестиции в новые мощности и НИОКР. Несмотря на кризис, он объявил о многомиллиардном увеличении капитальных вложений в 2009 и 2010 годах. Лучше "иметь слишком много мощностей, чем наоборот", - заявил Чанг. Любой, кто захочет войти в литейный бизнес, столкнется со всей мощью конкуренции со стороны TSMC, стремящейся захватить бурно развивающийся рынок микросхем для смартфонов. "Мы только в начале пути", - заявил Чанг в 2012 году, начав свой шестой десяток лет работы в полупроводниковой отрасли.

Глава 38.

Apple

Silicon

Наибольшим бенефициаром роста литейных производств, таких как TSMC, стала компания, о которой большинство людей даже не подозревает, что она занимается разработкой микросхем: Apple. Однако компания, созданная Стивом Джобсом, всегда специализировалась на аппаратном обеспечении, поэтому неудивительно, что стремление Apple совершенствовать свои устройства включает в себя контроль над кремнием внутри них. С самых первых дней работы в Apple Стив Джобс глубоко задумался о взаимосвязи программного и аппаратного обеспечения. В 1980 году, когда его волосы почти достигали плеч, а усы закрывали верхнюю губу, Джобс прочитал лекцию, в которой задал вопрос: "Что такое программное обеспечение?". "Единственное, что я могу придумать, - ответил он, - это то, что программное обеспечение - это то, что слишком быстро меняется, или вы еще точно не знаете, чего хотите, или у вас не было времени воплотить это в аппаратном обеспечении".

Джобс не успел воплотить все свои идеи в аппаратной части первого поколения iPhone, который использовал собственную операционную систему iOS, но передал разработку и производство своих микросхем компании Samsung. В новом революционном телефоне было много и других микросхем: микросхема памяти Intel, аудиопроцессор, разработанный Wolfson, модем для связи с сотовой сетью немецкой компании Infineon, микросхема Bluetooth, разработанная CSR, усилитель сигнала от Skyworks и др. Все они были разработаны другими компаниями.

По мере того как Джобс представлял новые версии iPhone, он начал закладывать свое видение смартфона в собственные кремниевые чипы Apple. Через год после выпуска iPhone компания Apple купила небольшую фирму PA Semi, работавшую в Кремниевой долине и специализировавшуюся на разработке энергоэффективных микросхем. Вскоре Apple начала нанимать лучших разработчиков микросхем в отрасли. Через два года компания объявила о разработке собственного процессора приложений A4, который используется в нового iPad и iPhone 4. Разработка таких сложных чипов, как процессоры для смартфонов, требует больших затрат, поэтому большинство компаний, выпускающих смартфоны низкого и среднего ценового диапазона, покупают готовые чипы у таких компаний, как Qualcomm. Однако компания Apple инвестировала значительные средства в научно-исследовательские и опытно-конструкторские центры в Баварии и Израиле, а также в Кремниевой долине, где инженеры разрабатывают новейшие микросхемы. Теперь Apple разрабатывает не только основные процессоры для большинства своих устройств, но и вспомогательные микросхемы, на которых работают такие аксессуары, как AirPods. Эти инвестиции в специализированный кремний объясняют , почему продукты Apple работают так гладко. Уже через четыре года после выпуска iPhone компания Apple стала получать более 60 процентов всей мировой прибыли от продаж смартфонов, подавив таких конкурентов, как Nokia и BlackBerry, и оставив восточноазиатских производителей смартфонов конкурировать на низкомаржинальном рынке дешевых телефонов.

Как и Qualcomm, и другие компании, производящие микросхемы для мобильных устройств, несмотря на то, что Apple разрабатывает все больше кремния, она не производит ни одной из этих микросхем. Компания Apple хорошо известна тем, что передает сборку своих телефонов, планшетов и других устройств нескольким сотням тысяч рабочих сборочных линий в Китае, которые отвечают за прикручивание и склеивание крошечных деталей. Китайская экосистема сборочных предприятий является лучшим в мире местом для производства электронных устройств. Тайваньские компании, такие как Foxconn и Wistron, которые управляют этими предприятиями для Apple в Китае, обладают уникальными возможностями для производства телефонов, ПК и другой электроники. Хотя предприятия по сборке электроники в таких китайских городах, как Дунгуань и Чжэнчжоу, являются самыми эффективными в мире, они не являются незаменимыми. В мире по-прежнему насчитывается несколько сотен миллионов фермеров, которые за доллар в час с удовольствием собирают компоненты в iPhone. Foxconn собирает большинство своих продуктов Apple в Китае, но некоторые из них также производятся во Вьетнаме и Индии.

В отличие от рабочих сборочных линий, микросхемы в смартфонах очень трудно заменить. По мере уменьшения размеров транзисторов их становится все труднее изготавливать. Число полупроводниковых компаний, способных создавать передовые микросхемы, сокращается. К 2010 году, когда компания Apple выпустила свой первый чип, осталось всего несколько передовых литейных предприятий: Тайваньская TSMC, южнокорейская Samsung и, возможно, GlobalFoundries, в зависимости от того, удастся ли ей завоевать долю рынка. Корпорация Intel, по-прежнему являющаяся мировым лидером по уменьшению количества транзисторов, по-прежнему ориентирована на создание собственных чипов для ПК и серверов, а не процессоров для телефонов других компаний. Китайские литейные компании, такие как SMIC, пытались наверстать упущенное, но оставались на несколько лет позади.

В связи с этим цепочка поставок смартфонов выглядит совсем иначе, чем цепочка поставок персональных компьютеров. И смартфоны, и ПК собираются преимущественно в Китае, а дорогостоящие компоненты разрабатываются в основном в США, Европе, Японии или Корее. Для ПК большинство процессоров поставляется компанией Intel и производится на одном из заводов компании в США, Ирландии или Израиле. Смартфоны отличаются от них. Они напичканы микросхемами, причем не только основным процессором (который Apple разрабатывает сама), но и модемными и радиочастотными микросхемами для связи с сотовыми сетями, микросхемами для подключения к WiFi и Bluetooth, датчиком изображения для камеры, как минимум двумя микросхемами памяти, микросхемами, распознающими движение (чтобы телефон знал, когда вы повернули его в горизонтальное положение), а также полупроводниками для управления аккумулятором, аудиосистемой и беспроводной зарядкой. Эти микросхемы составляют большую часть сметы материалов, необходимых для создания смартфона.

По мере того как мощности по производству полупроводников перемещались на Тайвань и в Южную Корею, увеличивалась и возможность производства многих из этих микросхем. Процессоры приложений, являющиеся электронным "мозгом" каждого смартфона, в основном производятся на Тайване и в Южной Корее, а затем отправляются в Китай для окончательной сборки в пластиковом корпусе и стеклянном экране телефона. Процессоры для iPhone компании Apple производятся исключительно на Тайване. Сегодня ни одна компания, кроме TSMC, не обладает достаточной квалификацией и производственными мощностями, чтобы создавать чипы, необходимые Apple. Поэтому текст, выгравированный на задней панели каждого iPhone - "Разработано Apple в Калифорнии. Собран в Китае" - вводит в заблуждение. Самые незаменимые компоненты iPhone действительно разрабатываются в Калифорнии и собираются в Китае. Но изготовлены они могут быть только на Тайване.

Глава 39.

EUV

Apple - не единственная компания в полупроводниковом бизнесе, чья цепочка поставок вызывает недоумение. К концу 2010-х годов голландская компания ASML, специализирующаяся на литографии, потратила почти два десятилетия на то, чтобы сделать экстремальную ультрафиолетовую литографию эффективной. Для этого пришлось искать по всему миру самые современные компоненты, самые чистые металлы, самые мощные лазеры и самые точные датчики. EUV стала одной из самых больших технологических авантюр нашего времени. В 2012 году, за несколько лет до того, как компания ASML выпустила функциональный EUV-инструмент, Intel, Samsung и TSMC инвестировали в ASML, чтобы обеспечить компании финансирование, необходимое для продолжения разработки EUV-инструментов, которые потребуются им в будущем для производства микросхем. Только Intel инвестировала в ASML 4 млрд. долл. в 2012 г., что стало одной из самых высоких ставок в истории компании. Эта инвестиция последовала за миллиардами долларов предыдущих грантов и инвестиций, которые Intel потратила на EUV, начиная со времен Энди Гроува.

Идея создания инструментов EUV-литографии мало изменилась по сравнению с тем временем, когда Intel и консорциум других компаний, производящих микросхемы, выделили нескольким национальным лабораториям Америки "бесконечные деньги на решение невозможной проблемы", как выразился один из ученых, работавших над этим проектом. Концепция оставалась во многом такой же, как и у перевернутого микроскопа Джея Лэтропа: создать рисунок световых волн с помощью "маски", чтобы блокировать часть света, затем спроецировать свет на химические вещества фоторезиста, нанесенные на кремниевую пластину. Свет вступает в реакцию с фоторезистами, позволяя наносить материал или вытравливать его в идеально сформированных формах, создавая рабочий чип.

Лэтроп использовал простой видимый свет и готовые фоторезисты, выпускаемые компанией Kodak. Используя более сложные линзы и химические вещества, в конечном итоге стало возможным печатать на кремниевых пластинах фигуры размером до нескольких сотен нанометров. Длина волны видимого света составляет несколько сотен нанометров, в зависимости от цвета, поэтому при изготовлении транзисторов все меньшего размера она в конце концов столкнулась с ограничениями. Позднее промышленность перешла к использованию различных типов ультрафиолетового света с длиной волны 248 и 193 нанометра. Эти длины волн позволяли создавать более точные формы, чем видимый свет, но и они имели свои пределы, поэтому промышленность возлагала надежды на экстремальное ультрафиолетовое излучение с длиной волны 13,5 нанометра.

Использование EUV-излучения создало новые трудности, решить которые оказалось практически невозможно. Если Лэтроп использовал микроскоп, видимый свет и фоторезисты, выпускаемые компанией Kodak, то все ключевые компоненты EUV-излучения пришлось создавать специально. Нельзя просто купить лампочку для EUV. Для получения достаточного количества EUV-излучения необходимо измельчить небольшой шарик олова с помощью лазера. Компания Cymer, основанная двумя специалистами по лазерам из Калифорнийского университета в Сан-Диего, с 1980-х годов была одним из крупнейших производителей источников света для литографии. Инженеры компании пришли к выводу, что наилучший подход заключается в том, чтобы выстрелить крошечным шариком олова шириной в тридцать миллионных долей метра, движущимся в вакууме со скоростью около двухсот миль в час. Затем по олову дважды ударяют лазером: первый импульс - для разогрева, второй - для превращения в плазму с температурой около полумиллиона градусов, во много раз более горячей, чем поверхность Солнца. Затем этот процесс обработки олова повторяется пятьдесят тысяч раз в секунду для получения EUV-излучения в количествах, необходимых для изготовления микросхем. В процессе литографии Джея Лэтропа в качестве источника света использовалась простая лампочка. С тех пор сложность этого процесса просто поражает воображение.

Однако источник света Саймера заработал только благодаря новому лазеру, способному с достаточной мощностью разрушать капли олова. Для этого требовался лазер на основе углекислого газа, более мощный, чем все ранее существовавшие. Летом 2005 г. два инженера компании Cymer обратились в немецкую компанию Trumpf, специализирующуюся на производстве прецизионных инструментов, с просьбой найти возможность создания такого лазера. Компания Trumpf уже производила лучшие в мире лазеры на углекислом газе для промышленных целей, например, для прецизионной резки. Эти лазеры были памятниками обработки в лучших немецких промышленных традициях. Поскольку около 80% энергии, вырабатываемой углекислотным лазером, приходится на тепло и только 20% - на свет, отвод тепла от установки является ключевой задачей. Ранее компания Trumpf разработала систему нагнетателей с вентиляторами, которые вращались тысячу раз в секунду, что было слишком быстро, чтобы полагаться на физические подшипники. Вместо этого компания научилась использовать магниты, так что вентиляторы парили в воздухе, отсасывая тепло из лазерной системы без скрежета о другие компоненты и без ущерба для надежности.

Компания Trumpf имела репутацию и послужной список для обеспечения точности и надежности, необходимых компании Cymer. Сможет ли она обеспечить необходимую мощность? Лазеры для EUV должны были быть значительно мощнее тех, которые уже производила компания Trumpf. Кроме того, точность, которую требовала компания Cymer, была более высокой, чем та, с которой Trumpf имела дело ранее. Компания предложила лазер, состоящий из четырех компонентов: двух "затравочных" лазеров, которые имеют низкую мощность, но точно синхронизируют каждый импульс, чтобы лазер мог поразить 50 млн. капель олова в секунду; четырех резонаторов, увеличивающих мощность луча; сверхточной "системы транспортировки луча", которая направляет луч на расстояние более тридцати метров к камере с каплями олова; и конечного фокусирующего устройства, обеспечивающего прямое попадание лазера, миллионы раз в секунду.

Каждый шаг требовал новых инноваций. В лазерной камере необходимо было поддерживать постоянную плотность специальных газов. Сами капли олова отражали свет, который мог попасть обратно в лазер и создать помехи в работе системы; для предотвращения этого требовалась специальная оптика. Для создания "окон", через которые лазер выходил из камеры, потребовались промышленные алмазы, и компании пришлось совместно с партнерами по сайту разрабатывать новые сверхчистые алмазы. Компании Trumpf потребовалось десятилетие, чтобы справиться с этими задачами и создать лазеры достаточной мощности и надежности. Для каждого из них потребовалось ровно 457 329 комплектующих.

После того как Саймер и Трумпф нашли способ абразивной обработки олова, чтобы оно излучало достаточное количество EUV-лучей, следующим шагом стало создание зеркал, собирающих свет и направляющих его на кремниевый чип. Немецкая компания Zeiss, создающая самые передовые оптические системы в мире, еще со времен Perkin Elmer и GCA создавала зеркала и линзы для систем литографии. Однако разница между оптикой, использовавшейся ранее, и оптикой, необходимой для EUV, была примерно такой же, как разница между лампочкой Лэтропа и системой взрывной обработки капель олова Саймера.