Ograniczenia gospodarcze

"Już niedługo napotkamy na swojej drodze fizyczną granicę związaną z budową materii, gdy jej atomowa struktura zacznie dawać się we znaki. Ale nie to martwi mnie najbardziej - dużo większym problemem jest fakt, że wraz z podwajaniem się gęstości układów, z każdą generacją podwajają się również koszty produkcji. Jest to obciążenie, które będzie chyba niemożliwe do zniesienia już w niedalekiej przyszłości".

Jednym z elementów tych kosztów jest cena wyposażenia fabryki procesorów w urządzenia potrzebne do produkcji. Intel na początku swojej kariery potrzebował zaledwie 3 mln USD, aby zbudować pierwszy zakład wytwórczy, opracować technologię i umieścić pierwszy produkt na rynku. Dzisiaj koszt jednej fabryki, zajmującej się tylko wytwarzaniem samych warstw mikroprocesora - bez składania i testowania produktu - wynosi 2,4 mld USD.

"Kiedy Intel wystartował w 1968 r., przeciętne urządzenie potrzebne do produkcji - przykładowo aparat do litografii lub komplet pieców -kosztowało ok. 12 tys. USD. Dzisiaj ten koszt wynosi 6 mln. USD-łatwo obliczyć, że sprzęt podrożał 500 razy. Ogólnie można stwierdzić, że koszt fabryki w naszej branży podwajał się co trzy lata i niestety nie widać, aby ten proces miał się zatrzymać. Zanim upłyną dwie następne technologiczne generacje, dojdziemy do fabryki za 10 mld USD - wątpię, czy przełkniemy taką kwotę. A już na pewno nie wytrzymamy podwyżki po następnych sześciu latach".

Branża mikroelektroniczna doszła do pewnej granicy kapitałowej - udział niezbędnych kosztów inwestycji i produkcji w ogólnym koszcie wytworzenia nowego produktu stał się już zbyt wielki. Podobnie wzrosły koszty pracy ludzkiej. "Nasz pierwszy mikroprocesor - model 4004 - projektowany był przez 10-osobowy zespół. Dzisiaj nad modelami nowej generacji - będą one miały ok. 10 mln tranzystorów - pracuje prawie 500 specjalistów. Koszty ich zatrudnienia też wzrosły w proporcji bliskiej krzywej zagęszczania się układów elektronicznych, a więc - niestety - wykładniczo. Ten trend utrzymuje się cały czas".

Ograniczenia fizyczne

Miniaturyzacja elementów nieuchronnie prowadzi przemysł elektroniczny w kierunku "koma jeden", czyli tranzystorów o rozmiarach 0,1 mikrona. Jeszcze niedawno uważano, iż jest to granica, poza którą klasyczny model układu nie będzie mógł się przebić. Gordon Moore przesuwa tę granicę jeszcze dwa razy dalej.

"Wszystko wskazuje na to, że tranzystory będą mieć poważne problemy, gdy ich rozmiary dojdą do granicy 0,05 mikrona. Ponadto okazało się, iż nie można ciągle zmniejszać napięcia zasilającego. Specjaliści z branży są zgodni co do tego, że napięcia poniżej 1 V oraz rozmiary poniżej 0,05 mikrona spowodują powstanie poważnych problemów na poziomie struktury atomowej. Biorąc pod uwagę, że dzisiaj pracuje się nad układami w technologii 0,25 mikrona, zaś każda generacja zmniejsza tę liczbę 0,7 raza, można obliczyć, iż pod ścianą znajdziemy się za jakieś 12 lat".

Po drodze trzeba będzie przejść jeszcze jedną granicę - barierę możliwości litografii optycznej, która przebiega w okolicach 0,13 mikrona. "Aby pójść dalej z produkcją mniejszych bramek, będziemy potrzebowali systemu naświetlania promieniami X. Skończy się zapewne na jakimś rodzaju technologii hybrydowej, w której promieni rentgenowskich używać się będzie do produkcji najbardziej miniaturowych części układu, resztę zaś naświetlimy optycznie, tak jak dzisiaj. Jednak nie uciekniemy przed nową technologią, która oznaczać będzie ogromne zmiany w branży i oczywiście ogromne, kolejne inwestycje".

Co nas czeka jutro?

Z wypowiedzi Gordona Moore'a wynika, że jego sławne rawo będzie działać najwyżej do 2010 r., o ile w międzyczasie nie będzie wdrożona jakaś zupełnie nowa, rewolucyjna technologia wytwarzania układów elektronicznych. "Co nas czeka później?" - zastanawia się Bruce Rayner, który z ramienia CW USA rozmawiał w maju br. z prezesem Intela - "Czy spadnie tempo wdrażania nowych produktów? Czy może zdarzyć się, iż koszt pojedynczych układów - zamiast spadać, jak dotychczas - zacznie rosnąć na skutek przeinwestowania w branży?" "Wszystko zależy od tego, jakich wynalazków dokonają inżynierowie w ciągu najbliższych kilku lat. Jednak widać jasno, iż załamanie prawa Moore'a oznaczać będzie poważne zmiany dla wszystkich, uczestniczących w silikonowym łańcuchu pokarmowym. Zwłaszcza zaś staje się widoczny fakt, iż ciężko będzie kierownikom utrzymać dotychczasowy model rozwoju gospodarczego przedsiębiorstw oparty na ciągłym doskonaleniu sprzętu informatycznego. Na pewno nie zawadzi, jeśli osoby odpowiedzialne za informatykę w firmie zaczną o tym myśleć już dzisiaj" - kończy swą myśl Bruce Rayner.