Универсальное устройство. Неизвестная история создания iPhone

«Я помню, как молился, чтобы закон Мура так и оставался всего лишь оценкой Мура», – говорит Кей, описывая знаменитый закон, выдвинутый специалистом по информатике и соучредителем Intel, Гордоном Муром. Закон гласит, что каждые два года число транзисторов, размещённых на шести с половиной квадратных сантиметрах микрочипа, будет удваиваться. Замечание Мура основывалось на наблюдении за лидером индустрии и уж точно не задумывалось как некий научный закон (впервые Мур изобразил его в виде небрежно начерченного от руки графика), однако со временем обернулось подтверждающим себя пророчеством.

«Вместо того чтобы сделаться чем-то, что просто констатирует производственный прогресс, закон Мура стал тем, что подталкивало этот самый прогресс», – говорил Мур о собственном законе и был прав. Индустрия довольно быстро облюбовала закон Мура и с тех пор стала использовать его для построения дальнейших перспектив и как способ синхронизировать разработку программного обеспечения и компьютерной аппаратуры.

«Оценка Мура касалась ближайших тридцати лет, – говорит Кей. – Итак, 1995 год, самое время остановиться, потому что тебе никак не стать самому себе телевизором. Пока что. И вот проходит пара десятков лет, когда каждые два года объёмы увеличиваются вдвое, – и вдруг всё, что когда-то было недостижимым, всё, что обескураживало и смущало людей, теперь стоит гроши».

Только теперь, пятьдесят лет спустя, закон Мура потихоньку ослабляет свою хватку. Он описывает причину, по которой мы сегодня в состоянии уместить эквивалент суперкомпьютера 70-х годов размерами до потолка в чёрный прямоугольник размером с карман; а также описывает причину, по которой мы без проблем можем транслировать на другой конец света видео с высоким разрешением, играть в игры со сложной трёхмерной графикой, а также хранить горы данных в наших тоненьких телефонах.

«Если бы Нил написал свою книгу сегодня, – язвит Кей, – он бы назвал её „Забываемся до смерти“».

Считаете ли вы iPhone источником забвения или средством, дарующим общение, или же тем и другим, вместе взятым, – хорошо бы понять, как стало возможно и то, и другое, углубившись в знакомство с транзистором.

* * *

Возможно, вы слышали, что компьютер внутри вашего телефона мощнее компьютера, которым был оснащён космический корабль «Аполлон», впервые полетевший на Луну. Однако сказать такое – значит ничего не сказать. Компьютер в вашем телефоне много, много мощнее – раз так в сто тысяч. И всё благодаря удивительному скромному транзистору.

Транзистор по праву можно считать самым значительным изобретением ушедшего века. Транзистор – основа, на которой выстроена вся электроника, в том числе и iPhone: в современных его моделях заключены миллиарды транзисторов. В 1947 году, когда транзистор только изобрели, его едва ли можно было назвать микроскопическим: он состоял из небольшой пластины германия, пластмассовой треугольной призмы и золотых контактов величиной около трёх сантиметров. В сегодняшние тонкие iPhone взлезла бы лишь небольшая горстка таких.

Принцип, вдохнувший жизнь в транзистор, был сформулирован Юлием Лилиенфельдом в 1925 году, однако десятки лет оставался незамеченным. Его предстояло заново открыть и доработать учёным из Лабораторий Белла. В 1947 году Джон Бардин и Уолтер Браттейн под началом своего руководителя Уильяма Шокли собрали первый рабочий транзистор, навсегда соединивший механический и цифровой миры.

Так как компьютеры запрограммированы понимать двоичный код – строки из да-или-нет, включен-или-выключен, 1-или‐0, – людям нужен способ обозначить компьютеру каждое значение. Транзисторы могут переводить наши команды на язык, понятный машинам: сильный сигнал может значить «да», «вкл.» или 1, а слабый сигнал – «нет», «выкл.», 0.

Учёные нашли способы ужать эти транзисторы до таких малых размеров, что их стало возможно вытравить непосредственно в полупроводнике. Размещение множества транзисторов на единой пластине полупроводникового материала привело к созданию интегральной схемы, или микрочипа. Полупроводники – такие как германий и ещё один элемент, о котором вы наверняка слышали, кремний, – обладают уникальными свойствами, которые позволяют нам контролировать поток электричества, проходящий через них.

Кремний стоит дёшево, а залежи его обширны (его ещё называют песком). В итоге кремниевые микрочипы подарили название целой долине.

Если говорить совсем просто, то чем больше транзисторов – тем более сложные команды может выполнять машина. Любопытно, что больше транзисторов не значит, что они потребляют больше энергии. На самом деле из-за их малого размера получается, что чем больше транзисторов, тем меньше энергии им требуется. Итак, подытожим: как и предрекал закон Мура, компьютерные чипы стали меньше, мощнее и потребляют меньше энергии.