Семь элементов, которые изменили мир
Шрифт:
В Shockley Semiconductor исследованием потенциала кремния начали заниматься несколько блестящих специалистов. «Ни обработка, ни физические свойства [кремния] не были хорошо изучены, – писал Гордон Мур, работавший в то время в компании. – Мы всего лишь исследовали технологию и думали над тем, что можно сделать, и нам нужно было решить много задач, прежде, чем мы могли бы что-то испытать и создать» [74]. Однако работать в Shockley Semiconductor было непросто. Скверный характер Шокли и неумение управлять людьми способствовали высокой текучести кадров. Он был известен тем, что публично объявлял об увольнении своих сотрудников и требовал проверки на детекторе лжи тех, в ком у него возникали малейшие сомнения. Шокли и его работники расходились во взглядах не на общее направление деятельности компании, а на то, коммерциализацией каких новых изобретений следует заниматься. После года работы под руководством Шокли группа из восьми самых талантливых и амбициозных сотрудников решила покинуть компанию. «Восьмерка предателей» вступила в контакт с Бадом Койле и Артуром Роком, пионером использования венчурного капитала. Койле и Рок убедили их, что следует не искать другую компанию, а создать свою собственную. Получив 1,4 млн долл. от Шермана Фэрчайлда, изобретателя и бизнесмена, имевшего крупную долю в IBM, группа перебралась в окрестности калифорнийского города Пало Альто и основала там Fairchild Semiconductor.
В то время одной из главных технических задач было обеспечение надежной работы транзисторов, так как электровакуумные лампы были не только громоздкими, но и ненадежными. Каждый транзистор должен был подсоединяться к электрической цепи с помощью проводов, которые требовалось припаивать вручную. По мере того как число электрических цепей в компьютере увеличивалось, росла и вероятность нарушения любого из соединений. Риск отказов был высок. Другие составляющие электрических цепей (например, сопротивления) делались не из кремния, а из углерода и других материалов. Производство электрических цепей оказывалось дорогим и неэффективным процессом [75]. В 1958 г. Джек Килби, ученый из Texas Instruments, начал готовить изменения в электрических цепях. В итоге созданы «интегральные схемы», все элементы которых из кремния. Но схемы Килби все равно приходилось подсоединять тонкими проводами.
В Fairchild Semiconductor недавно изобрели метод компоновки и защиты этих элементов за счет использования слоя двуокиси кремния, которая естественным путем образуется на кремниевой поверхности [76]. Роберт Нойс, один из соучредителей Fairchild, описывал процесс как похожий на «создание транзистора внутри кокона из двуокиси кремния для того, чтобы он никогда подвергался вредным воздействиям. Это подобно открытию операционной в джунглях. Вы помещаете пациента в пластиковый мешок, внутри которого и проводите операцию, и не позволяете мошкаре, летающей в джунглях, садиться на рану» [77]. Нойс начал думать, что еще можно сделать. Он понял, что оксидный слой мог бы использоваться для упрощения производства и снижения затрат на создание электронных схем в целом. Диэлектрические свойства оксидного слоя давали возможность изготавливать все части схемы одновременно на одном куске кремния. Вместо проводов они могли бы соединяться с помощью тонкого листа металла, положенного поверх диоксидного слоя. Всякий раз, когда в нем пробивалось бы отверстие, образовывалась бы электрическая связь с элементом, расположенным внизу. Электрические соединения могли бы теперь «печататься» на схеме, а не выполняться с помощью ненадежных проводов. Нойс назвал свое изобретение «интегральной схемой», в которой транзисторы, конденсаторы и сопротивления печатаются и соединяются одновременно на одном отрезке [78]. Это позволило усилить надежность, причем настолько, что даже NASA использовало интегральные схемы на космических кораблях «Аполлон». Производственные издержки также значительно сократились. Бардин полагал: осознание естественной способности кремния образовывать защитный диоксидный слой привело к изобретению, столь же важному, как колесо [79].
Благодаря изобретению Нойса Fairchild Semiconductor стала лидером в разработке и производстве интегральных схем. Компания быстро росла: ее доход в 1958 г. составил 500 тыс. долл., а к 1960 г. увеличился в 40 раз [80]. Вокруг нее создавались многие компании, занимавшиеся разработкой компьютерных технологий и программного обеспечения, и их местонахождение стало называться Кремниевой долиной.
В 1965 г. Гордон Мур, один из «восьмерки предателей», обратил внимание на устойчивую закономерность в снижении размера и стоимости кремниевых транзисторов; эта закономерность подкрепляла стремительное развитие компаний из Кремниевой долины. Закон Мура гласит: число электронных элементов (транзисторов, резисторов и конденсаторов), которые можно поместить на компьютерном чипе, будет удваиваться каждый год [81]. В 1965 г. Мур ожидал, что темпы роста сохранятся как минимум десять лет, так что к 1975 г. число элементов, которые можно будет разместить на компьютерном чипе, вырастет с 60 до 60 000. К всеобщему удивлению, он оказался прав. Но справедливость закона Мура сохранилась и после 1975 г. Экспоненциальный рост мощности компьютеров и последующее снижение стоимости роста этой мощности продолжались и в последующие годы [82].
Сегодня самые современные микропроцессоры имеют более 2 500 000 000 транзисторов, размер которых снизился до невообразимых 22 нанометров, что всего в десять раз больше размера цепочки ДНК. В условиях общего роста компьютерной индустрии это обеспечило невероятный результат: в 2011 г. было изготовлено более 1018 (единица с восемнадцатью нулями) транзисторов. Это больше числа зерен риса, выращиваемого в мире каждый год, и больше количества букв, печатаемых в год во всех типографиях мира. Оказывается, что дешевле изготовить транзистор, чем напечатать одну букву в книге, газете или журнале. Процесс миниатюризации, описываемый законом Мура, обеспечивает все более быстрое производство все более дешевых чипов. А когда чипы становятся меньше и дешевле, они применяются во все большем количестве устройств и прочно входят в нашу повседневную жизнь. Как отмечал Мур в статье, в которой он впервые описал свой закон, «будущее интегральных схем – это будущее самой электроники» [83].
В 1968 г. Мур и Нойс продали свои доли в Fairchild и использовали полученные деньги для создания собственной компании, Intel. Я вошел в состав совета директоров Intel в 1997 г. по предложению Майка Спенса, ректора Стэнфордской школы бизнеса, и был председателем наблюдательного совета этого учебного заведения, так как сам учился в нем. Однако я не хотел терять связи с процветающей калифорнийской фирмой, так как надеялся многому научиться. Прежде чем войти в совет директоров, я встретился с Энди Гроувом, исполнительным директором Intel, работавшим с Муром и Нойсом в Fairchild. Гроув был и остается одним из самых выдающихся теоретиков и практиков бизнеса, с которыми мне когда-либо приходилось встречаться. Он обладает интеллектом и динамизмом, необходимыми для реализации стратегических планов в стремительно развивающейся полупроводниковой индустрии. Но Гроув также прекрасно разбирается в научных вопросах, имеющих отношение к продукции Intel, и написал несколько учебников по физике полупроводников. Совет директоров, в который входили также председатель Гордон Мур и опытный венчурный капиталист Артур Рок, был эффективным органом управления компанией; здесь собрались менеджеры мирового уровня. Гроув неустанно повторял мантру: «Выживают только параноики» [84]. Он действовал соответствующим образом и заставлял совет директоров и менеджмент компании следовать его примеру. В этой быстро развивающейся отрасли вам всегда нужно знать, какие изменения маячат на горизонте. Более того, вы должны делать так, чтобы возглавлять эти изменения или хотя бы не отставать от них. Гроув называл самые важные из них «десятью силами», потому что изменение «приобретает больший размах, чем тот, к которому привык бизнес» [85]. Изобретение интегральной схемы вызвало одно изменение, а позже другое, сходное по масштабам, вызвало изобретение интернета.
В начале 1990-х гг. инженер-компьютерщик из Европейского центра ядерных исследований (CERN) Тим Бернерс-Ли предпринимал попытки найти способ помочь тысячам ученых работать вместе более эффективно. Каждый из экспериментов по столкновению частиц порождал огромные объемы новых данных, но без сети коммуникаций для обмена информацией наладить полезное сотрудничество было невозможно. К тому времени по заказу американских военных уже было проведено много исследований по теории и практической разработке сетей для обмена информацией. В 1950-х гг., в условиях «холодной войны», необходимо было иметь децентрализованную сеть коммуникаций. Если бы общение осуществлялось через единственную линию связи, идущую из одного пункта в другой, то ее нарушение могло бы иметь фатальные последствия. Однако если бы эта линия была бы частью более крупной сети, то сообщения могли бы быть передаваться по другим путям, что обеспечивало бы надежное дублирование исходной линии связи.
Опираясь на эти результаты, Бернерс-Ли создал систему для связи компьютеров CERN, которая позднее превратилась во Всемирную паутину. Ученые и инженеры были первыми, кто использовал ее. Они быстро осознали важность компьютеров; огромные возможности этих устройств по обработке информации использовались для решения таких сложных задач, как составление карт нефтяных месторождений и моделирование климатических процессов. Но изобретение Бернерса-Ли также сделало возможной коммуникационную сеть, пользоваться которой вскоре смогли все желающие. Появление интернета совпало с быстрым увеличением числа людей, имеющих персональные компьютеры. В июле 1995 г. к интернету были подключены 6 600 000 компьютеров, а через год их число почти удвоилось. Вскоре после того, как в 1997 г. я вошел в совет директоров Intel, Энди Гроув объявил: его компания должна добиться подключения к интернету миллиарда ПК по всему миру; в то время было трудно поверить, что такое возможно.
Сегодня пользователей интернета более 2 000 000 000 человек – предвидение Гроува полностью сбылось. При этом сфера действия интернета распространилась и на космос, так как теперь он поддерживает связь астронавтов на борту Международной космической станции с Землей.
Создание интернета также дало кремнию новое применение: теперь он используется не только в компьютерах, но и в инфраструктуре коммуникаций, и в средствах связи. Изобретение Бернерса-Ли опиралось на кремниевую инфраструктуру, фундамент которой заложили Шокли, Мур и другие предприниматели из Кремниевой долины. Но оно зависело от кремния и иначе. Кремниевые оптические волокна, впервые созданные в 1970-х и 1980-х гг., заменяют теперь дистанционные проводные линии связи. В результате пропускная способность новых оптоволоконных линий связи стала исключительно высокой, что позволило интернету распространять информацию по всему миру со скоростью света [86].
Интернет – важное средство удовлетворения растущей потребности людей в деловых и межличностных коммуникациях в режиме реального времени. Однако для полного удовлетворения следовало создать еще что-то: интерфейс между человеком и компьютером должен был стать более простым и приятным в использовании. Apple прекрасно осознавала эту потребность и в последние 20 лет добилась больших успехов в ее удовлетворении. В мае 2012 г. мне довелось встретиться с сэром Джони Айвом, вице-президентом по промышленному дизайну, в расположенном в Кремниевой долине городке Купертино, где базируется Apple.