सेमीकंडक्टर चिपनिर्मिती क्षेत्राच्या प्रारंभापासून ते १९९० पर्यंतच्या जवळपास तीन दशकांत चिपचं आरेखन (डिझाइन) आणि पुढे तिचं उत्पादन (मॅन्युफॅक्चरिंग) हे कोणत्याही चिपनिर्मिती कंपनीसाठी एक अद्वैत असं समीकरण होतं. जी कंपनी चिप आरेखन करायची तीच त्या चिपची निर्मितीदेखील करणार हे गृहीतच धरलेलं असायचं. मात्र ऐंशीच्या दशकात दोन स्वतंत्रपणे घडलेल्या घटनांनी या गृहीतकात बदल व्हायला सुरुवात झाली. कार्व्हर मीड आणि लिन कॉनवे यांच्या संशोधनातून साकार झालेल्या ‘व्हीएलएसआय’ तंत्रज्ञानामुळे सैद्धांतिकदृष्ट्या चिप आरेखन आणि निर्मिती या दोन्ही प्रक्रिया विलग करणं शक्य झालं; तर १९८७ मध्ये मॉरिस चँग यांच्या पुढाकारानं ‘टीएसएमसी’ या शतप्रतिशत केवळ चिपचं उत्पादनच करणाऱ्या सिलिकॉन फाऊंड्रीच्या स्थापनेनंतर या संकल्पनेच्या प्रत्यक्ष अंमलबजावणीला सुरुवात झाली.
पण ‘टीएसएमसी’नं अमलात आणलेली सिलिकॉन फाऊंड्रीची संकल्पना ही नाण्याची केवळ एक बाजू होती. भले टीएसएमसीकडे चिपनिर्मितीसाठीचं अद्यायावत तंत्रज्ञान असेल; पण त्याचा वापर करून विविध प्रकारच्या चिपचं उत्पादन करण्यासाठी ग्राहकवर्ग कुठून तयार होणार होता? ‘मेमरी’ चिपनिर्मिती तोशिबा, हिताचीसारख्या जपानी किंवा सॅमसंग, एस के हायनिक्स या दक्षिण कोरियन कंपन्या करत होत्या, तर ‘लॉजिक’ चिपच्या उत्पादनामध्ये इंटेल, सॅमसंग किंवा एएमडीसारख्यांची मक्तेदारी होती. अभियांत्रिकी किंवा लष्करी वापराच्या उपकरणांमध्ये लागणाऱ्या ‘अॅनालॉग’ चिप तसंच सेन्सरची निर्मिती टेक्सास इन्स्ट्रुमेंट्स, ऑनसेमी, स्कायवर्क्स अशा अमेरिकी व युरोपीय कंपन्या करत होत्या. मुख्य म्हणजे या सर्व संबंधित चिपचं आरेखनही या कंपन्या स्वत:च करायच्या. या तीनही प्रकारच्या चिपनिर्मितीसाठी कंपन्यांमध्ये इतकी व्यवस्थित विभागणी झाली असतानाही चँगची सिलिकॉन फाऊंड्री ही संकल्पना इतकी यशस्वी झाली की, तिनं एकविसाव्या शतकातील सेमीकंडक्टर उद्याोगाचा चेहरामोहराच पार बदलून टाकला. या क्षेत्रात गेल्या दोन दशकांत झालेल्या विविध घटनांचा अन्वयार्थ लावण्याआधी प्रथम फाऊंड्रीच्या यशामागील कारणांचं विश्लेषण करणं सयुक्तिक ठरेल.
चिपची वाढत जाणारी कार्यक्षमता व त्याच वेळेला कमी होत जाणारी किंमत यांची मूरच्या नियमानुसार सांगड घालायची असेल तर हाताच्या केवळ एका बोटावर मावणाऱ्या चिपवर अधिकाधिक ट्रान्झिस्टर्सची मांडणी करण्याची गरज तर होतीच; पण त्याच बरोबरीनं तिचं उत्पादन घाऊक प्रमाणात करणंही क्रमप्राप्त होतं. यासाठी चिप उत्पादन करणाऱ्या कारखान्यांना (ज्यांना ‘फॅब’ असं संबोधलं जातं) निरंतर अद्यायावत ठेवणं गरजेचं होतं. डीप अल्ट्राव्हायोलेट, एक्स्ट्रीम अल्ट्राव्हायोलेट अशी आत्यंतिक महागडी (एका उपकरणाची किंमत एक ते १० कोटी डॉलरच्या घरात!) फोटोलिथोग्राफी उपकरणं, एका सिलिकॉनच्या तबकडीवर (‘वेफर’) कोरलेल्या शेकडो चिपचं वर्गीकरण (सॉर्टिंग), जुळवणी (असेम्ब्ली) आणि चाचणी (टेस्टिंग) करण्याच्या प्रक्रियांसाठी लागणारी उपकरणं, फॅबमधली सर्वच उपकरणं अविरतपणे चालू ठेवण्यासाठी लागणारं साहित्य (रसायनं, वायुरूप पदार्थ, स्फटिक तसंच इतर खनिजं, उपकरणांचे सुटे भाग), चिपचा अविभाज्य भाग असलेले सब्स्ट्रेट, रेझिस्टर, कॅपॅसिटर, हीट सिंकसारखे घटक पदार्थ… अशा अनेकविध गरजांमुळे फॅबचा देखभाल खर्च दिवसागणिक वाढत चालला होता.
प्रत्यक्षात चिपचे उत्पादन फॅबच्या ज्या भागात होतं तिथलं तापमान नियंत्रित तर ठेवलं जातंच पण वातावरणातली हवेची शुद्धता, वापरल्या जाणाऱ्या पाण्याचा दर्जा उच्च कोटींचा ठेवावा लागतो (म्हणूनच त्या भागाला ‘क्लीन रूम’ असं म्हटलं जातं). याच कारणांमुळे मेमरी किंवा लॉजिक चिपनिर्मितीचा नवा कारखाना उभारायचा खर्च आज तब्बल २००० कोटी डॉलरवर (एक लाख साठ हजार कोटी रुपये) पोहोचला आहे. साहजिकच हाताच्या बोटांवर मोजता येतील अशा काही कंपन्यांचा अपवाद सोडला तर बाकी सर्व कंपन्यांसाठी तांत्रिकदृष्ट्या अद्यायावत अशी नवी सेमीकंडक्टर फॅब उभारणं ही अशक्य कोटीतली गोष्ट होती. चिपनिर्मिती तंत्रज्ञानात अग्रेसर असणाऱ्या आपल्या फॅब्सचा सार्थ अभिमान बाळगणाऱ्या एएमडीचा संस्थापक जेरी सँडर्सनंदेखील पुढील काळात ‘फॅबची देखभाल करून तिला सदैव नावीन्यपूर्ण तंत्रज्ञान व निर्मिती प्रक्रियांसाठी अद्यायावत ठेवणं किती जिकिरीचं होत चाललं आहे’ याची कबुली दिली होती. यातूनच पुढे एएमडीनं तिच्यातला चिपनिर्मिती करणारा विभाग बाजूला काढून २००९ मध्ये ‘ग्लोबल फाऊंड्रीज’ या केवळ चिपउत्पादन करणाऱ्या स्वतंत्र कंपनीची स्थापना केली.
एकमेव इंटेलचा अपवाद वगळला तर एएमडीबरोबर चिप आरेखन व निर्मिती दोन्हीही करणाऱ्या एकेकाळच्या दिग्गज कंपन्या (फेअरचाइल्ड, नॅशनल सेमीकंडक्टर, मोटोरोला इत्यादी) बाजारहिस्सा प्रमाणाबाहेर घटल्यानं दिवाळखोरीत तरी गेल्या होत्या नाहीतर त्यांचं अधिग्रहण तरी झालं होतं. जिथं अशा दिग्गज कंपन्यांसाठी चिप आरेखनासोबत फॅबही चालू ठेवणं आव्हानात्मक ठरत चाललं होतं तिथं या क्षेत्रात नव्यानं येऊ पाहणाऱ्या कंपन्यांना फॅब उभी करायला कोण भांडवल पुरवणार होतं? एखाद्या विशिष्ट उपयोजनासाठी कार्यक्षमपणे काम करू शकणाऱ्या चिपचं आरेखन करणं हे एखाद्या नवउद्यामी कंपनीसाठी अगोदरच अत्यंत क्लिष्ट, वेळकाढू काम होतं. त्यामुळे एकाच वेळी चिप आरेखन आणि निर्मिती या दोन सर्वार्थानं भिन्न कौशल्यांची मागणी करणाऱ्या क्षेत्रांत कार्यरत राहणे नवउद्यामींसाठी अशक्यप्राय होतं. अशा वेळेला चिपनिर्मितीची कोणतीही क्षमता नसलेल्या या कंपन्यांकडून संरचना केल्या गेलेल्या चिपचं घाऊक प्रमाणात उत्पादन करण्यासाठी त्यांना एका विश्वासू साथीदाराची गरज भासणारच होती.
फाऊंड्रीची संकल्पना यशस्वी होण्यामागे जे दुसरं महत्त्वाचं कारण होतं त्याच्याही मागे मूरचा नियमच कार्यरत होता. मूरच्या नियमाबरहुकूम वाटचाल करणारं हे क्षेत्र एकविसाव्या शतकाच्या पूर्वसंध्येला एका वळणबिंदूवर (इन्फ्लेक्शन पॉइंट) पोहोचलं होतं. चिपची वाढलेली गणनक्षमता, वाढीव विदासंचय क्षमता आणि कमी होत गेलेली किंमत यामुळे सेमीकंडक्टर क्षेत्रासाठी तोवर परिघाबाहेर असलेल्या अनेकविध उपकरणांचं नियंत्रण नजीकच्या भविष्यात सेमीकंडक्टर चिपद्वारे करता येईल याची खात्री पटायला लागली. सुरुवातीला टेलिफोन, कपडे किंवा भांडी धुलाईयंत्र, मोटारगाडी, रेफ्रिजरेटर, वातानुकूलन यंत्र यांसारखी ग्राहकोपयोगी आणि पुढे स्मार्टफोन, टेलिव्हिजन, आय-पॉडसारखी संगीत ऐकण्यासाठी उपयोगात येणारी उपकरणं, फिटनेस बँडसारखी अंगावर चढवता येऊ शकतील अशी ‘वेअरेबल’ उपकरणं – थोडक्यात विसाव्या शतकातल्या ‘अॅनालॉग’ उपकरणांचे डिजिटल अवतार किंवा ज्यांचा जन्मच डिजिटल स्वरूपात झाला आहे अशी एकविसाव्या शतकात निर्मिलेली उपकरणं, या प्रत्येकाच्या परिचालनासाठी सेमीकंडक्टर चिपची नितांत गरज निर्माण झाली.
तोवर उत्पादन होत असलेल्या चिप काही विशिष्ट उद्देश डोळ्यासमोर ठेवून निर्मिल्या जात नसत. त्यांच्या कामाची विभागणी सुटसुटीत होती. मेमरी चिप ही कमीअधिक कालावधीसाठी विदासंचयाचं काम करत असे; तर लॉजिक चिप तिच्यात असलेल्या गणनक्षमतेमुळे उपकरणाच्या परिचालनाचं काम करत असे. अशा लवचीकतेमुळे या ’जनरल पर्प’’ चिपचं उपयोजन अनेक उपकरणांत होऊ शकत असलं तरीही ही लवचीकताच त्यांची मर्यादादेखील होती. काही विशेष गरजांसाठी या चिप आवश्यक त्या कार्यक्षमतेनं काम करत नसत.
उदाहरणार्थ, संगणकाच्या इतर कार्यांसाठी लॉजिक चिप सुयोग्य असली तरी गेमिंगसाठी, जिथे चित्रं किंवा व्हिडीओ अधिक तपशीलवार आणि स्पष्ट दिसण्याची (उच्च रिझोल्यूशन) गरज असते तिथं समांतर प्रक्रिया (पॅरलल प्रोसेसिंग) करू शकणाऱ्या चिपची गरज भासते. दोन किंवा अधिक लोकांचं संभाषण सुरळीत व्हावं म्हणून विविध मोबाइल फोन्सना एकमेकांशी जोडण्यासाठी वापरात येणाऱ्या चिपची संरचनादेखील भिन्न प्रकारची असते कारण त्या चिपने दुरून येणाऱ्या ध्वनिसंकेतांचं तपशीलवार विश्लेषण करून तिला शीघ्रगतीनं माहितीमध्ये बदलण्याची आवश्यकता असते.
एकविसाव्या शतकामध्ये वर उल्लेखलेल्याप्रमाणे अशा विशिष्ट कार्यासाठी बनवल्या जाणाऱ्या चिपची संख्या अनेक पटींनी वाढली. ज्या कंपन्या अशा चिपचं आरेखन करत असत त्यांच्याकडे अर्थातच त्या चिपचं उत्पादन करण्याची क्षमता नव्हती. ‘फाऊंड्री मॉडेल’ला परिपूर्ण करणाऱ्या ‘फॅबलेस’ क्रांतीची ही नांदी होती. गेल्या दोन दशकांत इंटेल, एएमडी किंवा टेक्सास इन्स्ट्रुमेंट्स नव्हे तर इतरच फॅबलेस कंपन्यांचा सेमीकंडक्टर क्षेत्राच्या जडणघडणीवर अधिक प्रभाव पडला आहे. त्यातल्या काही यशोगाथांचं, त्यामागे कार्यरत असलेल्या व्यावसायिक धोरणांचं आणि त्यांच्या आव्हानासमोर आपलं या क्षेत्रातलं नेतृत्व टिकवून ठेवण्यामध्ये विद्यामान कंपन्यांना आलेल्या यशापयशाचं विश्लेषण केल्याशिवाय चिप-चरित्र पूर्ण होणार नाही, त्याची सुरुवात पुढल्या सोमवारपासून करूया.
