Экономическая история XX века. Как прогресс, кризисы и гениальные идеи изменили мир - Джеймс Брэдфорд ДеЛонг

из четырнадцати его электронов плотно заперты на ядре в так называемых орбиталях 1s и 2sp. А оставшиеся четыре электрона на 3sp-орбиталях заперты между ядром своего атома и ядрами четырех соседних в кристалле. Чтобы они стали проводниками, нужна энергия, которая разрушила бы кристалл.

Но если заменить один атом из десяти тысяч на атом фосфора, у которого на один электрон больше, то этот дополнительный электрон окажется слабо связан с ядром и сможет свободно двигаться под воздействием электрического поля. Такой участок становится проводником. Если же изменить поле, он снова станет изолятором, то есть будет работать как обычный выключатель. Так можно управлять током, «включая» и «выключая» его.

Сегодня в цехах Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) оборудование, купленное у ASML Holding в Нидерландах и Applied Materials в Кремниевой долине, формирует на кремниевой пластине шириной около двух пятых дюйма и высотой две пятых дюйма до 13 миллиардов таких «переключателей» – транзисторов. По данным TSMC, минимальный размер деталей составляет всего двадцать пять атомов кремния. Если чип успешно пройдет тесты, то есть сможет включать и выключать ток 3,2 миллиарда раз в секунду, то он окажется в центре устройства вроде того, с которого набирался этот текст. Это будет микропроцессор Apple M1, представляющий собой сверхбольшую интегральную схему (very large-scale integration, VLSI), которая состоит из тех самых крошечных транзисторов.

Первый транзистор был создан в Bell Telephone Laboratories в 1947 году Уильямом Шокли, Джоном Бардином и Уолтером Браттейном. Дэвону Кану и Мохамеду Аталле принадлежит заслуга изобретения первого полевого транзистора на основе металлоксидного полупроводника. Команда под руководством Джея Ласта, опираясь на идеи Роберта Нойса и Жана Херни из Fairchild Semiconductor, собрала первую интегральную схему с несколькими транзисторами. К 1964 году General Micro-electronics уже выпускала схемы со 120 транзисторами. Для сравнения: предыдущие электронные переключатели в вакуумных лампах были длиной 10 см, а новые транзисторы – всего 1 мм. Это означало возможность увеличить мощность в 10 тысяч раз при резком снижении энергопотребления.

Гордон Мур, тогда сотрудник Fairchild Semiconductor, в 1965 году заметил, что с 1958 года число транзисторов в микросхемах выросло с одного до ста. Он рискнул предсказать, что к 1975 году чип площадью сто квадратных миллиметров будет содержать 65 тысяч компонентов. Это должно было открыть путь массовому внедрению электроники – домашних компьютеров, автоматики для автомобилей, персональной связи. Мур предсказывал появление цифровых фильтров для разделения каналов на мультиплексном оборудовании, новых телефонных схем и способов обработки данных. «Компьютеры станут мощнее и будут устроены совершенно по-другому», – заключал он7.

К 1971 году производители микросхем уже сделали четыре технологических шага к более точному нанесению схем на кристаллы. Первый микропроцессор Intel 4004 умещал 20 тысяч транзисторов на квадратном миллиметре, так что расстояние между ними было около 200 микрон, то есть 200 миллионных долей метра. К 2016 году этот интервал сократился до 200 нанометров (200 миллиардных долей метра). А к 2021 году – еще сильнее, до 90 нанометров, что соответствует примерно 450 атомам кремния. В 1979 году для выполнения одного миллиона инструкций в секунду (1 MIPS) требовался один ватт энергии. К 2015 году за один ватт можно было получить более миллиона MIPS. Чем меньше становились компоненты, тем выше была скорость их работы. Если уменьшить размер функции вдвое, то ее можно выполнить вдвое быстрее, но только до определенного момента. До 1986 года производительность микропроцессоров увеличивалась в четыре раза каждые семь лет. Затем, с появлением упрощенных наборов команд, этот прирост стал занимать всего три года. После 2003 года темп снова замедлился до семи лет, а к 2013 году рост скорости практически остановился.

Тем не менее транзисторы продолжали уплотняться на чипах VLSI – процесс, который трудно назвать иначе как технологическое волшебство, пусть и происходящее уже не так быстро, как во времена действия закона Мура. Например, литографическая установка ASML TWINSCAN NXE:3400C использует экстремальный ультрафиолет с длиной волны 13,5 нанометра. Она наносит 20 миллионов линий на кремниевую пластину диаметром 300 мм, при этом не сбиваясь ни на долю ширины человеческого волоса. И все это за 50 долларов США за микропроцессор8. Как это вообще возможно – уму непостижимо.

Во времена бурного роста сектора информационных технологий компания Intel придерживалась стратегии «тик-так»: сначала «тик» – улучшение архитектуры микропроцессоров, чтобы программы работали быстрее, затем «так» – совершенствование производственного процесса за счет уменьшения размеров компонентов. Цикл занимал менее трех лет. Производительность удваивалась каждые два года, и после 1995 года общие темпы роста производительности труда в экономике снова приблизились к послевоенному «золотому» уровню и оставались там вплоть до начала кризиса в 2007 году. Полученные в результате этого процесса блага были широко доступны: пользователи получали невероятные возможности учиться, общаться и развлекаться за небольшие деньги. При этом выигрывали и технологические гиганты Кремниевой долины, и те, кто с ними сотрудничал. Конечно, были и потери: профессии исчезали. Например, в 1960 году в США около полумиллиона женщин работало на телефонных коммутаторах и в приемных, а сегодня их осталось менее двух тысяч. Но на самом деле информационные технологии скорее изменили задачи, а не уничтожили сами профессии.

С развитием информационных технологий менялся и сам характер труда. У нас, потомков равнинных обезьян из Восточной Африки, есть крепкие спины и бедра для физического труда, ловкие пальцы для тонкой работы, органы чувств и речь для общения и мозг, способный мыслить и обрабатывать информацию. К 1870 году человек был оттеснен от физической работы – сначала домашними животными, а затем машинами. Ему оставались тонкие манипуляции. Позже машины взяли на себя и эту работу. Оставалась интеллектуальная работа: планирование, расчеты, документооборот. Каждой машине нужен был управляющий модуль, и человеческий мозг долгое время оставался лучшим «контроллером». То есть инновации дополняли труд, а не заменяли его: чем больше машин и больше информационных технологий, тем ценнее становился человек. Но у многих новая работа вызывала ощущение не творческого участия, а обслуживания – будь то клиентов или машин, работающих все более самостоятельно.

На глобальном уровне информационные технологии и продолжающаяся реглобализация превратились в 1990-х годах в так называемую гиперглобализацию9.

Экономист Ричард Болдуин описал феномен «второго разукрупнения»: благодаря интернету отпала необходимость держать все производство и разработку в одном месте. Не нужно было больше лично ездить к подрядчику, чтобы объяснить, что и как делать. Сначала стали пользоваться факсом, затем – электронной почтой. В 2000-х годах можно было отправлять огромные объемы данных по всему миру за секунды.

А когда одних слов и картинок было недостаточно? Все чаще выручал ночной трансокеанский перелет. Перед самой пандемией COVID–19 компания Apple, по слухам, бронировала ежедневно до 50 мест в первом классе