Зачем нужны дорожные карты? Как закон Мура изменил индустрию полупроводников

Зачем нужны дорожные карты? Как закон Мура изменил индустрию полупроводников

Дорожные карты повсеместно используются в бизнесе, инвестиционном планировании и промышленной политике и нередко выступают предметом насмешек как бесполезная формальность. Тем не менее, как показывают исследователи, в инновационных индустриях они могут играть роль важнейшего инструмента принятия решений. В начале 1990-х гг. с помощью дорожных карт американским полупроводниковым фирмам удалось согласовать взаимные инвестиционные ожидания и интегрировать в свой процесс принятия решений эмпирическую закономерность, известную как «закон Мура».

 

Гордон Мур и его «закон»

 

Gordon Moore. Photo from the collections of The Henry Ford, Dearborn, Michigan, USA.

Photographer, Michelle Andonian. OnInnovation link.

 

Гордон Мур сформулировал «закон», получивший его имя, в 1965 году, будучи руководителем исследований и разработок компании Fairchild Semiconductor. На тот момент интегральная схема была новейшей технологией, сама идея которой была предложена лишь в 1952, а реализована в конце 1950-х. Опираясь на набор данных, состоявший всего из трех наблюдений (data points), Мур спрогнозировал, что количество транзисторов на квадратный дюйм площади интегральной схемы будет удваиваться ежегодно, что, в свою очередь, приведет к экспоненциальному росту вычислительной мощности компьютеров каждые два года. В 1975 он скорректировал исходный прогноз до современной версии, согласно которой количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается приблизительно каждые 24 месяца. Наиболее важным элементом этой формулировки была предпосылка, что усложнение интегральных схем не приведет к соответствующему увеличению их стоимости.

 

Будучи сформулированным в период, когда компьютерная промышленность лишь делала свои первые шаги, «закон Мура» оказался «встроенным» в саму ее экономику, превратившись в ориентир для компаний-производителей полупроводников, а также смежных индустрий, использующих интегральные схемы. Не будучи законом физики, он стал законом бизнеса и экономики — и именно поэтому оказался под вопросом всего через десять лет после «обновления» его формулировки.

 

Конкуренция с Востока

 

Mount Fuji, Japan. Hghask Ekorb / Unsplash

 

С содержательной точки зрения «закон Мура» наглядно показал, что постоянные инвестиции в обновление технологий влекут за собой практически неограниченное снижение стоимости электронных элементов. Несмотря на то, что Мур не ошибся в своих прогнозах, в конце 1980-х гг. для многих участников американской электронной промышленности они стали звучать слишком оптимистично. Наблюдая за экономическим подъемом Японии, бизнесмены и политики начали опасаться поражения в конкурентной борьбе за лидерство в области полупроводников. В 1990-м году Национальный наблюдательный комитет по полупроводникам (National Advisory Committee on Semiconductors, NACS) предупреждал Конгресс США о том, что индустрия сталкивается с серьезными рисками: 80% рынка запоминающих устройств, бывших на тот момент одной из ведущих отраслей электронной промышленности, было захвачено японскими компаниями еще в 1988 году. Кроме того, японские конкуренты опережали американцев по объему капиталовложений — с 1984 по 1989 японские производители полупроводников инвестировали на 12 миллиардов долларов больше, чем американские. Поскольку «закон Мура» экстраполировал американский опыт, многим стало казаться, что опережающий рост японской полупроводниковой промышленности опровергнет эту закономерность, а лидерство в области высоких технологий отойдет к стране восходящего солнца.

 

По мнению NACS, главной проблемой США было отсутствие координации инвестиционных решений. Эта проблема стояла особенно остро для высокотехнологичных отраслей, как электроника и полупроводники, зависящих от результатов научных исследований и разработок. Решающим фактором, обеспечившим преимущество Японии, по мнению экспертов NACS, был недостаток капиталовложений в исследования и разработки на этапе, предшествующем рыночному (pre-market stage), когда новые продукты и сервисы создаются и проходят экспериментальную «обкатку». Хотя координация усилий в этом направлении соответствует интересам всех отраслей промышленности, где используются интегральные схемы, инвестиционная политика отдельных фирм предписывала осуществление индивидуальных исследовательских проектов. Кроме того, не приветствовался обмен информацией, относящейся к разработке «дорыночных» технологий, несмотря на то, что распространение такой информации никак не могло сыграть на руку конкурентам в силу ее общего характера. Таким образом, японские компании получали сразу два преимущества: во-первых, инвестиции в исследования и разработки в США оказывались ограничены размерами бюджета каждой отдельной фирмы; во-вторых, сами эти фирмы были никак не застрахованы от «изобретения велосипеда», то есть повторения исследовательских проектов, уже реализованных (и оплаченных) другими. В этих условиях «закон Мура» мог быстро отойти в историю.

 

Спасение «закона Мура»

 

Intel 8008. Jonas Svidras / Unsplash

 

По иронии истории спасением «закона Мура» пришлось заняться самому Гордону Муру. В ноябре 1992 года он возглавил конференцию, посвященную будущему полупроводниковой промышленности в Ирвине, штат Техас, где приняли участие более 200 ученых, инженеров и технологов, представлявших крупнейшие американские технологические компании, университеты, правительственные агентства и исследовательские лаборатории. Идея Мура заключалась в создании «общего видения» развития полупроводниковой промышленности в следующие 15 лет, а также инструментов, которые позволили бы соединить это видение с процессами принятия инвестиционных решений отдельными фирмами. Иначе говоря, это была попытка преодолеть недостатки «закона Мура» в качестве «закона бизнеса», сделав его не просто ориентиром, но инструментом координации основных игроков электронной промышленности. Для решения этой задачи требовалось соединить абстрактную зависимость, сформулированную в «законе Мура», и конкретные решения отдельных фирм, не связанных друг с другом ни юридически, ни географически. Таким механизмом и стала Национальная технологическая дорожная карта полупроводников США (US National Technology Roadmap for Semiconductors). Она представляла собой целевые показатели производительности и стоимости полупроводниковых элементов, рассчитанные на основе «закона Мура». Участники конференции получили эти расчеты в качестве ориентиров, которые позволили координировать капиталовложения на уровне отрасли в целом — без прямого вмешательства в конфиденциальный бюджетный процесс или выбор конкретных исследовательских программ отдельными фирмами.

 

Из прошлого в будущее

 

geralt / Pixabay

 

С 1992 года было опубликовано шесть версий этого документа. В конце 1990-х гг. опыт такого рода координации было решено вывести на международный уровень, чтобы крупнейшие американские производители — Intell, H&P и AMD — могли влиять на разработку полупроводниковых устройств в других странах. Американская Ассоциация индустрии полупроводников официально признала существование глобальной полупроводниковой промышленности, а в 1998 году объединилась с аналогичными ассоциациями из Европы, Японии, Тайваня и Южной Кореи для создания международной платформы для сотрудничества ведущих производителей полупроводников, а также поставщиков оборудования, материалов и программного обеспечения, включая академические институты, консорции и правительственные лаборатории. Пришло время сделать «закон Мура» по-настоящему глобальным.

 

Результатом этих усилий стала новая версия дорожной карты, обновляемая ежегодно. Ключевым ее элементом была таблица, состоящая из пяти столбцов — «технологических узлов» — соответствующих конкретным датам (годам), к наступлению которых ожидается выход нового полупроводникового продукта на рынок. Каждому из «узлов» соответствовали параметры стоимости производства элементов и их функциональности, рассчитанные на базе «закона Мура». Предполагалось, что каждое новое устройство должно обеспечивать удвоение количества электронных элементов каждые два года при постоянной стоимости; таким образом, совокупная стоимость производства элементов должна была снижать на 29% в год. В случае экономического спада или задержки в процессе коммерциализации новых технологий, представители индустрии договорились поддерживать скорость снижения стоимости в соответствии с историческим средним уровнем. В свою очередь, это позволило бы индустрии сохранить темпы увеличения спроса на свои продукты, которые с начала 1970-х гг. росли на 15-17% в год. Иными словами, дорожная карта формализовала показатели роста индустрии на ранних этапах ее развития, сделав их целевыми — то есть обеспечила соблюдение «закона Мура» не только в прошлом, но и в будущем.

 

Зачем нужны «дорожные карты»

 

Серия дорожных карт полупроводниковой промышленности позволила закрепить успех этой отрасли промышленности, отраженный в формулировке «закон Мура» — сделать его глобальным и долгосрочным. Иными словами, дорожные карты являются инструментами решения проблемы коллективного действия, которые возникают в ситуации, когда люди или организации не готовы брать на себя риски и издержки, требуемые для действия, которое, в конечном счете, будет выгодно всем. В случае инновационной промышленности эта проблема встает особенно остро, поскольку для каждого конкретного предприятия технологическое обновление чревато потерей сложившейся рыночной ниши и поражением в конкурентной борьбе - деньги, вложенные в исследования и разработки, спрос на которые еще не сформировался, могли бы быть использованы для более насущных проблем бизнеса. Тем не менее, для индустрии в целом такие инвестиции выгодны, поскольку ведут к снижению издержек и оптимизации исследовательских усилий, спасая от “изобретения велосипеда”. Дорожные карты позволяют решить эту проблему, предлагая механизм координации инвестиционных решений юридически автономных и географически дистанцированных фирм, работающих в смежных отраслях, не нарушая их самостоятельности.