अमृतांशु नेरुरकर
डीरॅम चिप तंत्रज्ञान त्याआधीच्या मॅग्नेटिक कोअर तंत्रज्ञानापेक्षा सर्वच आघाडयांवर वरचढ ठरलं, त्याची घडण कशी आणि कधी झाली? कोणी केली?
बॉब नॉईस आणि गॉर्डन मूर या दोघांनी आधी १९५८ मध्ये शॉकली सेमीकंडक्टर आणि त्याच्या दशकभरानंतर १९६८ मध्ये फेअरचाइल्ड सेमीकंडक्टर सोडण्याची कारणं तात्त्विकदृष्टया पाहू गेलं तर सारखीच होती. दोन्ही कंपन्यांमध्ये त्यांनी अगदी सुरुवातीपासून आपलं योगदान दिलं होतं, फेअरचाइल्डसाठी तर सेमीकंडक्टर विभागाची स्थापनाच त्यांनी केली होती. पण दोन्हीकडे चिप तंत्रज्ञान आणि निर्मितीची पुढील दिशा ठरवण्याचं निर्णयस्वातंत्र्य पूर्णत: त्यांच्या हाती नव्हतं. कंपनीचे भागधारक नसल्यामुळे कंपनीला होणाऱ्या नफ्यातही त्यांना काहीच वाटा नव्हता. एकीकडे विल्यम शॉकलीसारख्या अत्यंत कुशाग्र बुद्धिमत्तेच्या पण लोकांशी फटकून वागणाऱ्या, एककल्ली आणि विक्षिप्त स्वभावाच्या वरिष्ठ सहकाऱ्याशी जुळवून घेणं जड जात होतं तर दुसरीकडे फेअरचाइल्डचे सर्व निर्णय हे कॅलिफोर्नियापासून ५००० मैल दूर न्यूयॉर्कच्या मुख्यालयातून घेतले जात असल्यामुळे कंपनीबद्दल अलिप्ततेची भावना बळावत होती.
हेही वाचा >>> व्यक्तिवेध : टिम मॅकगव्हर्न
चिप तंत्रज्ञान पुढील दोनएक दशकांत मानवी जीवनात मूलगामी बदल घडवून आणणार आहे याची त्या दोघांनाही पूर्ण खात्री होती. ‘मूर्स लॉ’नं केलेल्या भाकीताबरहुकूम भूमितीश्रेणीनं वृद्धिंगत होणाऱ्या या तंत्रज्ञानाचा वापर करून चिपनिर्मिती क्षेत्रात व्यावसायिक शिस्त आणण्याचा विचार नॉईस आणि मूर या दोघांच्याही मनात ‘इंटेल’च्या स्थापनेच्या वेळी होता. एका बाजूला मूर्स लॉनं आखून दिलेल्या नियमानुसार चिपची कार्यक्षमता निरंतर वाढवत नेणं तर दुसऱ्या बाजूला इलेक्ट्रॉनिक व संगणक क्षेत्रातील आस्थापनांनी आपल्या उत्पादनात चिपचा अंतर्भाव करावा यासाठी चिपच्या किमती कमी करत राहाणं आणि अशी ‘इकॉनॉमी ऑफ स्केल’ साध्य करण्यासाठी घाऊक उत्पादन प्रक्रियेत अविरत सुधारणा करत राहाणं या त्रिसूत्रीचा इंटेलच्या धोरणात स्थापनेपासूनच अंतर्भाव केला गेला होता.
त्यावेळेला टेक्सास इन्स्ट्रुमेंट्स (टीआय), फेअरचाइल्ड, रॉकवेल यांसारख्या अमेरिकी चिपकंपन्या मुख्यत्वेकरून लष्करी किंवा शासकीय संशोधन प्रकल्पांसाठी अधिकाधिक गणनक्षमता असणाऱ्या ‘लॉजिक चिप’च्या निर्मितीत गुंतल्या होत्या. लॉजिक चिपची मागणी दिवसेंदिवस वाढत तर होतीच. त्याचबरोबर लॉजिक चिपनिर्मितीचं तंत्रज्ञान नॉईस, मूर आणि पर्यायानं इंटेलकडे प्रारंभापासून उपलब्धही होतं. परंतु अशा सकारात्मक बाबींची पार्श्वभूमी असूनही इंटेल लॉजिक चिपच्या निर्मितीत लगेच उतरली नाही.
इंटेलच्या धोरणाप्रमाणे चिपच्या किमती कमीतकमी ठेवण्यासाठी त्यांची निर्मिती घाऊक प्रमाणात करणं अनिवार्य होतं आणि इथेच घोडं पेंड खात होतं. लॉजिक चिप्सचा विनियोग विविध कारणांसाठी केला जात असल्यानं त्यांचं एकच एक व्यापक असं उद्दिष्ट नव्हतं. त्यामुळे तिची संरचना व निर्मितीप्रक्रिया तिच्या उपयोजनानुसार बदलत असे. उदाहरणार्थ, अपोलो मिशनच्या अंतराळयानामधील संगणकासाठी लागणाऱ्या लॉजिक चिपची संरचना ही एखाद्या गणकयंत्रासाठी (कॅलक्युलेटर) लागणाऱ्या लॉजिक चिपच्या संरचनेपेक्षा संपूर्णपणे भिन्न होती. त्यामुळे स्थापनेनंतर लॉजिक चिपनिर्मिती क्षेत्रात लगेच उतरणं इंटेलच्या व्यवस्थापनाला अव्यवहार्य वाटलं.
हेही वाचा >>> समोरच्या बाकावरून : सर्व शस्त्रांनिशी संविधानावर अंतिम हल्ला..
साठच्या दशकाच्या उत्तरार्धात गणनक्रियांसाठी निर्वात नलिकांचा वापर जवळपास थांबून त्याऐवजी सेमीकंडक्टर चिपचा विनियोग करणं हे सर्वसामान्य बनलं असलं तरीही विदा (डेटा) साठवणुकीसाठी मात्र ‘मॅग्नेटिक कोअर’ या जुन्या तंत्रज्ञानाचाच वापर होत होता. या मॅग्नेटिक कोअर किंवा धातूच्या चुंबकीय गुणधर्माचा वापर करून विदासंचय करण्याच्या तंत्रज्ञानात अत्यंत लहान आकाराच्या व गोलाकार अशा धातूच्या चकत्या उपयोगात आणल्या जात. या चकत्या एकमेकांशी वीजवाहक तारांच्या जाळीनं जोडल्या जात. द्विमान गणनपद्धतीप्रमाणे विद्युतप्रवाह सोडून चुंबकत्व निर्माण झालेल्या चकतीमध्ये एक (१) तर चुंबकत्व नसलेल्या चकतीमध्ये शून्य (०) अशा प्रकारे विदेचा साठा करण्यात येई. चकतींना जोडणाऱ्या तारांचा उपयोग त्यांच्यात चुंबकीय गुणधर्म आणण्यासाठी तर केला जायचाच पण त्याचबरोबर चकतींनी साठवलेल्या विदेच्या पुनप्र्राप्तीसाठीही करता यायचा.
पण गणनक्रियेप्रमाणेच विदासंचय करण्याच्या मागणीत भूमितीश्रेणीनं वाढ होत होती. इतक्या मोठया प्रमाणावर तयार होणाऱ्या विदेची साठवणूक करण्यासाठी मॅग्नेटिक कोअर तंत्रज्ञान अपुरं पडू लागलं होतं. एकतर धातूच्या चकत्या किती लहान आकाराच्या करणार त्यावर मर्यादा होत्या. दुसरं म्हणजे या चकत्यांची संख्या जेवढी अधिक तेवढी त्यांना जोडणाऱ्या तारांची संख्या, त्यांची गुंतागुंत आणि त्यांच्या देखभालीचा खर्चही अधिक! त्याचबरोबर विदागळती (लीकेज), विदा भ्रष्ट (करप्ट) किंवा नष्ट (लॉस) होणं अशा संभाव्य अपघातांची टांगती तलवार सदैव डोक्यावर असायचीच. अशा परिस्थितीत संगणक किंवा इतर कोणत्याही इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांत विदासंचय करण्यासाठी मॅग्नेटिक कोअर तंत्रज्ञान वापरणं दिवसेंदिवस जिकिरीचं, खर्चीक आणि अव्यवहार्य ठरू लागलं होतं.
त्या काळात समांतरपणे विदासंचयासाठी सेमीकंडक्टर तंत्रज्ञान कसं वापरता येईल यावर संशोधन चालू होतं. रॉबर्ट डेनार्ड या संशोधकानं विदा साठवणुकीसाठी सेमीकंडक्टर चिपमध्ये ट्रान्झिस्टरसोबत कॅपॅसिटर या विद्युतभार साठवू शकणाऱ्या अत्यंत सूक्ष्म अशा उपकरणाचा वापर करण्याची संकल्पना मांडली होती. कॅपॅसिटर हे विद्युतभाराला एक (१) आणि शून्य (०) अशा स्वरूपात साठवू शकत असले तरी त्यांच्यात एक कमतरता होती. कॅपॅसिटर हे विद्युतभार किती काळपर्यंत धारण करून ठेवू शकतात याला एक मर्यादा होती. यावर मात करण्यासाठी डेनार्डनं ट्रान्झिस्टरचाच आधार घेतला होता. ट्रान्झिस्टरचा वापर करून कॅपॅसिटरला दीर्घकाळपर्यंत विद्युतभारित अवस्थेत टिकवून ठेवता येईल असं प्रतिपादन त्यानं आपल्या शोधनिबंधात केलं होतं.
नॉईस आणि मूरला मॅग्नेटिक कोअर तंत्रज्ञानाच्या मर्यादांची जाणीव तर होतीच पण त्यापुढे डेनार्डच्या संकल्पनेचा वापर करून विदासंचयासाठी चिपनिर्मिती कशी करता येईल या प्रश्नाचा पाठपुरावा त्यांनी सुरू केला. अथक प्रयत्नांनंतर त्यांना विदासंचय करू शकणाऱ्या चिपची संरचना आणि त्याबरहुकूम प्रायोगिक तत्त्वावर काही चिपचे नमुने तयार करण्यात यश मिळालं. त्यांच्या या चिपमध्ये विद्युतभार साठवण्यासाठी ट्रान्झिस्टरसोबत कॅपॅसिटरचा अंतर्भाव तर केला होताच; त्याचबरोबर ट्रान्झिस्टरचा वापर करून कॅपॅसिटरमध्ये साठवलेल्या विद्युतभाराला दीर्घकाळपर्यंत टिकवून ठेवण्यासाठी लागणाऱ्या तंत्रज्ञानामध्येही या चिपनं प्रावीण्य मिळवलं होतं.
१९७० मध्ये, स्थापनेनंतर केवळ दोन वर्षांच्या आत, इंटेलनं सेमीकंडक्टर चिपनिर्मिती क्षेत्रात ‘मेमरी चिप’चं एक नवं दालन उघडलं. या प्रकारच्या चिपमध्ये कॅपॅसिटरमधला विद्युतभार टिकवून ठेवण्यासाठी त्याचं वारंवार ‘चार्जिग’ करावं लागत असल्यामुळे इंटेलनं या चिपचं नामकरण ‘डायनॅमिक’ रँडम अ‍ॅक्सेस मेमरी, अर्थात डीरॅम ( DRAM) चिप असं केलं होतं, जे आजही टिकून आहे. गेल्या पाच दशकांत डीरॅम चिपच्या विदा साठवणुकीच्या क्षमतेत प्रचंड वाढ झाली असली तरी चिप संरचनेच्या मूलभूत स्वरूपात फारसा फरक झालेला नाही.
साहजिकच डीरॅम चिप तंत्रज्ञान त्याआधीच्या मॅग्नेटिक कोअर तंत्रज्ञानापेक्षा सर्वच आघाडयांवर वरचढ होतं. डीरॅम चिपचा आकार खूपच छोटा असल्यानं कोणत्याही आकाराच्या उपकरणात तिचा अंतर्भाव करणं सहज शक्य होतं. धातूच्या विविध चकत्या आणि तारांच्या भेंडोळयांपासून सुटका झाल्यानं देखभालीचा खर्चदेखील पुष्कळ कमी होता. विदागळती किंवा विदा नष्ट होण्याची शक्यताही जवळपास नव्हती. त्यामुळे या उत्पादनाला सुरुवातीपासूनच मोठी मागणी असणार याची इंटेलच्या नेतृत्वाला खात्री होती.
पण इंटेलनं डीरॅम चिप संशोधन आणि निर्मितीमध्ये शिरण्याचं याहीपेक्षा महत्त्वाचं कारण म्हणजे संगणक वा तत्सम कोणतंही इलेक्ट्रॉनिक उपकरण असो; या चिपचा उपयोग केवळ विदेच्या (तात्पुरत्या) साठवणुकीसाठी होणार होता. त्यामुळे तिचं घाऊक उत्पादन करणं हे व्यावसायिक दृष्टिकोनातून किफायतशीर तर होतंच पण इंटेलच्या व्यवसाय धोरणांशी सुसंगतही होतं. म्हणूनच सेमीकंडक्टर चिपच्या घाऊक प्रमाणातील निर्मितीप्रक्रियेचा श्रीगणेशा इंटेलच्या ‘डीरॅम’ चिपपासून झाला असं खात्रीनं म्हणता येईल.
गेल्या अर्धशतकात डीरॅम चिपच्या संरचनेत फारसा फरक झाला नसला तरी भू-राजकीय पटलावर मात्र प्रचंड उलथापालथ झाली. इंटेल मेमरी चिपनिर्मितीच्या उद्योगातून कधीच बाहेर पडली. ऐंशी-नव्वदच्या दशकात या क्षेत्रावर जपानी कंपन्यांची मजबूत पकड होती. आज मात्र या क्षेत्रावर दक्षिण कोरियाची मक्तेदारी आहे असं म्हणणं अतिशयोक्ती ठरणार नाही. दक्षिण कोरियाच्या सॅमसंग व एसके हायनिक्स या दोन कंपन्यांचं डीरॅम चिप उद्योगावर अधिराज्य आहे. या दोन कंपन्या वगळता अमेरिकेची मायक्रॉन ही या क्षेत्रातील एकमेव दखलपात्र कंपनी आहे. मेमरी चिपनिर्मिती क्षेत्रातल्या या संक्रमणाचं विश्लेषण आपण लेखमालेत पुढे करूच. लॉजिक चिपच्या निर्मितीपासून जाणीवपूर्वक दूर राहिलेली इंटेल या क्षेत्राकडे कशी वळली, याचा आढावा पुढल्या सोमवारी!
‘चिप’-उद्योगात कार्यरत असलेले तज्ज्ञ.
amrutaunshu@gmail.com
