Силиций за границу

Производством микросхем всё больше и больше занимаются не только титаны вроде Intel, Motorola или Siemens, которые работают "по старинке", но и небольшие узкоспециализированные фирмы.

Господа, как все странно в этом мире! (эпохальное начало) И не столько даже странно, сколько противоречиво. Весь мир кричит (кто - с опаской, кто - с ужасом, кто - с восхищением) об интеграции, глобализации, укрупнении компаний. Макдоналдсы (и Windows) есть в любой деревне, стивы балмеры и крейги барретты по любой Москве гуляют; мало-мальски уважающая себя IT-корпорация стремится правительству каждой Папуа-Новой Гвинеи всучить по дорогостоящему решению.

Но пока имеют место все вышеописанные процессы, происходит и обратное - одновременно с глобализацией рынка в географическом смысле тот же самый рынок дробится в смысле отраслевом. Например, "среднекалиберные" фирмы-разработчики ПО превращаются в чисто управленческие офисы, а программы, выпускающиеся под их брэндом, на самом деле пишет пара десятков мелких полулегальных аутсорсинговых конторок по всему миру (чаще всего - третьему).

Еще более интересные дела творятся в производстве микросхем. Нет, конечно, по-прежнему остаются титаны вроде Intel, Motorola или Siemens, которые "по старинке" осуществляют у себя весь процесс от проектирования чипа до укладывания его в коробочку. Но в индустрию входит все больше и больше небольших узкоспециализированных фирм - одни "только думают", а другие "только прыгают". В переводе с журналистского языка на человеческий это означает следующее. Первая категория фирм занимается чистым проектированием. В дальнейшем они заказывают изготовление "напроектированного" стороннему производителю либо просто-напросто перепродают проект (такой вид товара называют IP - intellectual property, интеллектуальный продукт). Эту разновидность называют фирмами без производственных мощностей, или, что то же самое, fabless semiconductor companies или просто fabless. Второй вариант (те, которые "только прыгают") - это заводы, производящие микросхемы по заказу со стороны; их еще называют silicon foundry - кремниевые мастерские или "кремнелитейни", кому как нравится. Еще более точное название - pure-play silicon foundry - подчеркивает чистоту концепции.

Такое деление (к стати, вокруг этих основополагающих разновидностей "нового рынка" кормится еще множество "посредников" - тестировщики, аудиторы, упаковщики, перевозчики и уборщицы. Но о них писать неинтересно) вполне понятно. Интегральные схемы с годами не упрощаются, а совсем наоборот, так что организовать полный производственный цикл силами отдельно взятой небольшой фирмы если и не невозможно, то, по крайней мере, неразумно.

Нас же вся эта замысловатая схема будет интересовать с точки зрения организации взаимодействия и вообще международной кооперации (эпохальное начало закончилось) .

С одной стороны...

Идею "чисто кремниевой мастерской" дал миру Тайвань. На сайте Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TMSC) гордо сообщается: "TMSC не случайно самая большая и известная мастерская. Так и было задумано. Потому что это мы придумали". И дата проставлена - 1987 год. Но вот тайваньская же компания United Microelectronics Corporation (UMC) на своем сайте сообщает о себе то же самое. Только год указывает уже 1980. В общем, согласимся с тем, что одна из этих компаний точно была первой и какая-то из них однозначно является лидером отрасли.

С тех пор идея "мастерской" овладела умами и разбрелась по миру. В одной только тайваньской "Кремниевой Долине" (Hsin-Chu Science-Based Industrial Park) подобных заведений десятки. Причем самые успешные из них владеют несколькими десятками заводов (такая вот мастерская на тридцати заводах... Чего только в мире не бывает) . Такой "взрыв" можно объяснить не только усложнением производства, но и требованием его ускорения - нужно опережать конкурентов. Для этого нужно быть либо сверхкрупной корпорацией (что не всем дано, да и не всегда приятно), либо спихнуть часть работы на сторону - в мастерскую.

Заметим, что создать свою кремниевую мастерскую ой как непросто. Лишь на первый взгляд кажется, что тут делать нечего - построил "маленький свечной заводик в Самаре", сел на табуретку рядышком и жди клиентов. Не тут-то было! Во-первых - конкуренция, а во-вторых, клиент, который этой конкуренцией избалован и испуган одновременно.

Избалован - значит, не он к тебе придет, а ты изволь к нему податься. Ты не подашься - другие подсуетятся. А если клиент на другом конце света и заказ срочный? Да еще каждому клиенту внимание уделить нужно, плюс самые современные технологии предложить, плюс качество проверить и перепроверить (себе дороже выйдет, ежели, не дай бог, что не так!). Плюс, как ни смешно (но у них это вполне серьезно), отчитаться, как ты оберегаешь окружающую среду, берешь на работу негров (а вот не стану писать "афроамериканцы". По-моему, "негры" звучит вполне прилично и неоскорбительно, а "афроамериканцы" переняты у буржуев не понять зачем) , платишь налоги и не клевещешь на конкурентов.

А еще - подавай клиенту гарантии, что схему или проект, который он тебе доверил, ты не сплавишь конкурентам или сам не используешь. Между прочим, никакие заверения, расписки и клятвы здоровьем матушки не помогут. Репутацию и доверие зарабатывают годами, а теряют - за пять минут. Поэтому у "настоящих" кремниевых мастеров действует неписаное джентльменское соглашение: они никогда, ни при каких условиях не занимаются разработкой собственных микросхем. Только чужие клепают. Это, правда, не означает, что здесь нет места полету фантазии: каждая уважающая себя мастерская обязательно имеет отдел проектирования - но проектирует он исключительно вспомогательные решения, для улучшения производства, ускорения доставки и прочая и прочая. В общем, всегда найдется что запатентовать и чем гордиться.

Заметим, что кремниевые мастерские как бы есть и у нас. "Как бы" - потому что есть они, по большому счету, чисто формально. Обитатели "Зеленоградской Кремниевой Долины" ("Ангстрем" и "Микрон") и их коллеги из белорусского "Интеграла" к этому направлению своей деятельности относятся, видимо, безо всякого энтузиазма. Иначе как объяснить, что они хором нарушают все основные принципы "кодекса чести мастерских"? Посудите сами: во-первых, ни одна из упомянутых компаний не озаботилась открытием офисов по всему миру, быстрая связь/доставка и прочий сервис отсутствуют. Во-вторых, в структуре всех этих предприятий кремниевые мастерские являются лишь небольшими подразделениями, а все остальные отделы занимаются разработкой собственных схем - где уж тут взяться доверию клиентов и гарантиям сохранности интеллектуальной собственности! Я уж не говорю, что о наличии на вышеупомянутых предприятиях кремниевых мастерских я узнал лишь потому, что специально искал, - иначе о них не услышать. На этом фоне рискну предположить, что заявляемые нашими соотечественниками 0,8 мкм (против 0,13 мкм в той же TCMS) - уже не принципиальная деталь. Такая вот грустная история.

С другой стороны...

Основным (но отнюдь не единственным) заказчиком кремниевых мастерских являются упомянутые выше fabless-фирмы; точнее, те из них, что поставляют готовые решения, а не IP (среди "чистых" поставщиков IP, кстати, небезызвестный Rambus). Этим "свободным художникам" тоже приходится нелегко: с одной стороны - вроде бы - творцы, придумывай себе что хочешь, а с другой - положение уж больно зависимое. Как, впрочем, в любой другой модели аутсорсинга: не справилась мастерская с твоим заказом в срок - клиенту/заказчику ведь ничего не объяснишь, а штрафы за срыв поставок дерут немаленькие. Еще хуже то, что "гениальный" fabless "оторван от производства": вместо отношений "давайте обсудим, как это можно сделать" (если все работы выполняются в пределах одной компании) получается "сделайте так, как я сказал". Когда "уже уплочено", поздно передумывать, - а ведь парочка ошибочных решений для мелкой fabless-компании намного критичнее, чем для более крупной структуры.

Так что бизнес этот достаточно экстремальный. Он - "для настоящих пацанов со стальными деталями организма". Но, похоже, таковые находятся. Ассоциация fabless-фирм (Fabless Semiconductor Association) насчитывает несколько тысяч более или менее стабильных членов. Некоторые из них, разумеется, прогорают и рассыпаются; других "проглатывают" крупные компании (впрочем, это не такой уж плохой "выход из бизнеса"); третьи добиваются успеха. Самой успешной такой фирмой можно, наверное, назвать Qualcomm, которая некогда изобрела CDMA. На данный момент, по информации FSA, Qualcomm - крупнейший в мире fabless-производитель чипов. (Вы, вероятно, не удивитесь, но Qualcomm является постоянным партнером TSMC.) Nvidia в рейтинге "крупных компаний" третья, ATI - четвертая. Вот только не надо спрашивать, с кем они сотрудничают, - ничего нового я вам не скажу.

И посередке...

Собственно говоря, в этой "посередке" и находится самое интересное (потому, что описание динамических процессов всегда веселее статических структур). Итак, чем же занимаются заказчик и мастерская после того, как поняли, что им друг без друга не жить?

Для начала заказчику надо как-то связаться с производителем. Большинство крупных производителей связываются с заказчиком через Интернет или офисы на местах - по причине того, что проектировщиков редко заносит на Тайвань, в Мексику или на Филиппины, а мастерские традиционно располагаются именно там. Хотя в последнее время такие фирмы, как грибы после дождя, стали плодиться и в Китае (видимо, в связи с новым курсом тамошнего правительство на развитие собственного хайтека).

Следующий этап - подписание всяких официальных бумажек и обсуждение технических деталей. Утверждается спецификация будущего чипа; конечно, не на словах, а с использованием различных языков высоко- и низкоуровневого описания аппаратуры, вроде VHDL (я не вполне уверен, так ли уж подходит для этих целей VHDL) . Согласовываются и подписываются методики и протоколы тестирования готовой продукции. После этого заказчик подписывает предварительный заказ (почему предварительный - чуть позже).

Только теперь начинается собственно работа мастерской - создание фотошаблонов будущего продукта. Делается это с целью предварительной оценки заказчиком - то ли это, чего он хочет? (ну да, я несколько слукавил, когда говорил, что fabless-фирма никоим образом не может повлиять на процесс)  Производство одного "пробного" чипа обошлось бы существенно дороже. Раньше все кремниевые мастерские принимали от заказчиков уже готовые фотошаблоны. Но тут появлялись дополнительные трудности: во-первых, не всякая fabless-компания умеет грамотно создавать фотошаблоны, а во-вторых, как ни банально, фотошаблоны очень легко повредить при транспортировке. Так что все кремниевые мастерские спешно обзавелись собственным оборудованием для этой сложной и тонкой работы.

Заказчик, удовлетворенный фотошаблоном, как правило, подписывает уже окончательный заказ, где оговариваются все условия и количество необходимых изделий. После этого - выдает производителю файлы в формате некоторой CAD-разработки печатных плат (наиболее распространенная - GDS-II), изображающие, какую плату нужно сделать под новый чип (этот (и, в общем, все последующие) шаг выполняется только в том случае, если заказчику нужен не просто чип, но и плата к нему. Впрочем, так чаще всего и бывает) .

С этого момента начинаются серьезные производственные процессы. Между прочим, для осуществления всех этих бумажных и предпроизводственных дел заказчик и представители мастерской обычно не встречаются "лицом к лицу" - все происходит в онлайне. Эта традиция сохраняется и в дальнейшем: в процессе производства тестовых изделий текущая технологическая информация генерируется автоматически и вывешивается на отдельном веб-сайте, куда имеет доступ только заказчик.

Когда первые тестовые образцы готовы, мастерская начинает над ними всячески измываться (они называют это тестированием); когда тестировщики полностью удовлетворены результатами испытаний (или просто хотят спать), результаты их работы предоставляются заказчику в удобочитаемой форме.

Вы думаете, это все? Да бог с вами! Это только самое начало. Теперь задача заказчика - сообщить, что к этой свежеполученной штуковине припаять, куда подать и откуда снять сигналы. В некоторых случаях плата с чипом вставляется в компьютер, на котором запущена специальная проверочная программа (опять-таки предоставленная заказчиком). Не удивлюсь, если при проведении этой операции дежурит пожарная бригада - так просто, на всякий случай. Результаты тестирования снова выкладываются для заказчика на сайте.

Если вдруг оказывается, что получилось именно то, что нужно, заказчик сообщает, какие дополнительные элементы (кроме, собственно, чипа, ради которого все затевалось) нужно устанавливать на плату - и тестовый экземпляр окончательно собирается и вновь тестируется. Заметим, что организация этих испытаний - весьма непростая задачка: заказчик все еще далеко от завода, поэтому тестирование производится через Интернет - а это значит, что производителю нужно иметь не только многофункциональные испытательные стенды, но и соответствующее ПО с веб-интерфейсом, чтобы заказчику было удобно всем этим пользоваться. Производитель анализирует результаты тестирования, переделывает все, что не работает и...

...производит десяток плат на пробу. Разумеется, еще раз их тестирует, переделывает, выбрасывает и...

...и только теперь запускает в массовое производство. Потом еще раз, на всякий случай (с некоторой опаской), тестирует, упаковывает и отправляет заказчику. Между прочим, это и есть первый, последний и единственный "физический контакт" заказчика с производителем.

Эта идиллия несколько не соответствует декларированному ранее принципу "по офису в каждую страну". Но дело в том, что здесь описан идеальный процесс производства: у заказчика есть Интернет, он умеет им пользоваться и согласен доверить ему конфиденциальную информацию; в процессе работы не возникает осложнений технического или юридического характера; отработаны каналы доставки готовой продукции к заказчику и т. д. Для разрешения всяких непредвиденных осложнений, собственно, и нужны офлайновые офисы.

Но как бы то ни было, Интернет - великое дело! Автор даже подозревает, что развитие интернета сильно повлияло на появление всех этих foundry и fabless. Без него в этом замысловатом техпроцессе явно не хватало бы изящности.  

- Из журнала "Компьютерра" от 20 июля 2004 года.