Gordon Moore: Mistr preciznosti, který předpověděl vývoj čipů

Chemik, student Caltechu a vybíravý talent

Už jsme si v rámci seriálu Osobnosti počítačové historie vyprávěli, jak byla firma Intel založena a jak úspěšné byly její první krůčky. Jakkoliv se zdála budoucnost firmy jasná a bezproblémová, opak byl pravdou. Čekalo ji mnoho krizí a několikrát měla skutečně na mále. A i když tím nejdůležitějším jménem s Intelem spojením byl Robert Noyce, nezaložil firmu sám. Po dlouhá léta potřeboval po svém boku spolupracovníka proslulého svou precizností. Člověka, kterému se svěřoval s okamžitými nápady a který je kriticky zkoumal a vyhodnocoval. Gordona Moorea. Jediného člověka v historii počítačů, po němž je pojmenován zákon.

Do Silicon Valley přišel jen „přes kopec“

Od svého přítele se Moore v mnoha ohledech odlišoval. Nebyl zdaleka tak společenský, zdaleka to průbojný, ani zdaleka tak geniální. A kromě toho, jako jeden z mála počítačových pionýrů pocházel z oblasti, kde to všechno začalo. Zatímco ostatní „přitáhli“ bůhví odkud, on (a například i Steve Jobs) pocházel ze San Francisca, kde se narodil 3. ledna 1929.

Moore vyrůstal v malém městečku jménem Pescadero na jih od San Francisca, na úzkém pobřežním pruhu mezi horami a Pacifikem, zhruba v poloviční vzdálenosti mezi San Franciscem a Santa Cruz, jedinými většími městy v této oblasti. Dnes se zde nacházejí přírodní rezervace a národní parky a stát se vědomě snaží zdejší krásnou přírodu zachovat relativně nedotčenou. Díky tomu může Moore žertovat, že jeho „Pescadero je jediným městem v Kalifornii, které je dnes menší než před padesáti lety.“

Gordon Moore jako nejvyšší šéf rozjetého Intelu. To ale předbíháme až do 80. let (foto: Profimedia)

Na počátku třicátých let tu žilo mnohem více lidí, hodně z nich mexických emigrantů, kteří po večerech vymetali zdejší hospody a bary, kde k nějaké té rvačce nebylo nikdy daleko. Nejrannější Mooreovy vzpomínky na jeho otce se váží k jeho snaze o uchovávání pořádku. Byl policistou a občas musel uklidnit nějaké to třeštění těch, co nepochopili, že Západ už zdaleka není tak divoký, jako dřív. „Tehdy se sice moc nestřílelo,“ říkal později Moore, „ale můj otec chodil vždy s pistolí.“ Moorův otec si svou nekompromisní povahu vydobyl nejen respekt, ale i oblíbenost a stal se legendou daleko dříve, než jeho úspěšný syn.

Mapa Silicon Valley: kde vlastně leží legendární údolí?

Když mu bylo deset, rodiče se s ním přestěhovali na opačnou stranu poloostrova, do malého městečka jménem Redwood. Tehdy to zde vypadalo zcela jinak, než dnes. Nejen, že tu neexistovaly sídla žádných dnešních gigantických firem, ale ačkoliv byl kraj lidnatý, městečka doposud nesplynula do souvislého pásu vilových čtvrtí a parčíků. Pokud dnes pojedete po Interstate 101, nepoznáte, kde jedno městečko končí a druhé začíná – respektive, poznáte to jen a jen díky dopravnímu značení.

V mládí se Gordon Moore zajímal především o chemii. Pokračujte k další části článku.

Výbušniny mu naštěstí neublížily

Na rozdíl od svých vrstevníků, z nichž mnozí tehdy propadli módě telegrafie, Moore se zajímal především o chemii. V garáži svých rodičů si zřídil laboratoř a experimentoval. Nepřekvapí, že jedna z prvních věcí, která jej uchvátila, byly výbušniny. Získal malou zásobu nitroglycerínu, z něhož vyráběl dynamit, a jak podotkl, dodnes má deset prstů.

Moore si ale na rozdíl od jiných mladých kluků brzy uvědomil, že jen u těch bláznivých experimentů nelze zůstat, a věnoval se velice poctivě detailnímu studiu. A tak si nejen uchoval zdraví, ale stal se jedním z nejlepších studentů vůbec. Neměl tedy problém s přihláškou na univerzitu, mohl si dokonce vybírat.

Kalifornie nabízí skvělé vzdělávací ústavy, ať už je to UCLA v Los Angeles, nebo Stanford, který měl takřka za rohem, a samozřejmě i jiné. Tehdy i dnes platilo, že kalifornští studenti, zvyklí na příjemné podnebí, se nehrnou studovat jinam. Ale Moore si zvolil poněkud zvláštně – San Jose State College. Bohužel nikdy nevysvětlil, co jej k tomu vedlo, proč studoval na zcela průměrné vysoké škole, když si mohl vybírat a třeba Stanford měl kousek od domu. Je možné, že důvod byl finanční, protože rodina na tom nebyla nejlépe.

Slavný Caltech. Kalifornská univerzita zaměřená na technologie, ve které se vzdělával vedle jiných slavných jmen i Gordon Moore

Po dvou letech na tomto průměrném ústavu se ale přece jen rozhodl přejít na významnější univerzitu v Berkeley, kterou také v roce 1950 dokončil. No a poté se přihlásil na další známou školu, Caltech, kde v roce 1954 získal své PhD.

Ty dva roky v San Jose pro něj ale byly přeci jen zásadní, neboť právě tam poznal Betty Irene Whitakerovou, s níž se v roce 1950 oženil. Stěhování do Pasadeny, v níž California Institute of Technology (Caltech, vůbec nejprestižnější univerzita zaměřena na výchovu budoucích vědců) sídlí, bylo pro mladý pár těžkou zkouškou, protože ani jeden z nich nikdy svou rodnou oblast neopustili. Až v Caltechu Moore poznal, že nejen vyniká nad svými vrstevníky, ale i mezi těmi nejlepšími z nejlepších.

Tak dlouho hledal, až si ho našel Shockley

Po ukončení studia ale zjistil, že se nemá kde uplatnit. Tehdejší Kalifornie ještě zdaleka nebyla tak průmyslovým státem, jako dnes, takže mladí vědci toužící po nějakém zajímavém místě museli jít jinam, což se mu vůbec nechtělo. Dva roky protrpěl ve fyzikální laboratoři námořnictva v Marylandu, a jak to jen šlo, vrátil se zpět do Zlatého státu (jak je Kalifornie v USA nazývána).

Jenže nemohl zde najít žádné místo. Ne, že by o něj nestáli, ale Moore si vybíral a mnohé odřekl. Například GE jej chtěla najmout na výzkum v oblasti jaderné energie, o který Moore vůbec nestál. Měl ale obrovské štěstí. Objevil se totiž jiný Kaliforňan, který se sice narodil v Londýně, ovšem od tří let vyrůstal v Palo Altu a považoval je za svůj domov. Nemusel shánět práci, protože právě zakládal novou laboratoř, a poprosil GE, jestli by mu nedovolili nahlédnout do složek těch mladých vědců, kteří práci u GE odmítli. A protože to byl slavný vynálezce tranzistoru William Shockley, GE s tím souhlasila.

Gordon Moore (vlevo) a Robert Noyce. Nerozlučná dvojka, která změnila svět mikroprocesorů. Poznali se v laboratoři Williama Shockleyho
(CC BY-SA 2.0: Intel Free Press)

Shockley se svým citem pro výběr spolupracovníků dokázal z Mooreova CV pochopit, jaký obrovský talent se v tom mladíkovi skrývá. Oslovil jej a Moore souhlasil. Byl najat jako zaměstnanec číslo 18. Jakýsi Bob Noyce měl číslo 17... Jakoby se v těch číslech skrýval i jejich společný osud, kdy Noyce byl vždy brán jako ten první z těch dvou.

Laboratoř Williama Shockleyho se zabývala vývojem polovodičů. Jak Moore poznamenal, když do laboratoře přišel, o polovodičích nic podstatného nevěděl. Byl především chemik, nikoliv fyzik. Ale rychle se zaučil.

William Shockley: muž, který změnil tranzistor i jedno údolí

Úsloví říká, že protikladné povahy se přitahují. Na Roberta Noyce a Gordona Moora toto platí takřka perfektně. Byli opravdu zcela jiní, jeden dominantní, druhý spíše submisivní, a tak by se dalo dlouho a dlouho pokračovat. Jedno je ale naprosto spojovalo. Perfekcionismus, vysoký intelekt a skvělé schopnosti aplikování vědeckých poznatků pro použití v reálném životě. Jeden druhému naprosto důvěřovali a vydrželo jim to celý život.

Jak sám později Moore řekl, nikdy nepatřil k těm, kdo zakládají nové firmy. Patří prý k těm, kdo se k zakladatelům rádi přidají. A tak neváhal následovat svého kolegu a přítele Noyceho, když se rozhodl založit společnost Fairchild a poté NM Electronics, později přejmenovanou na Intel.

Kde se vzal Moorův zákon a jak vznikl Intel

Právě ve Fairchildu, poté, co se firma zdárně rozjela, měl Moore dost času na vědu a zkoumání. Pokoušel se přitom stanovit budoucí trendy. V tomto nebyl nijak originální, protože hodně vizionářů se pokoušelo předpovídat, co přinese budoucnost, Noycea nevyjímaje. Jenže Moore jako pravý vědec si nevystačil jen s pouhým líčením budoucích světlých zítřků.

Zkoumal závislost mezi množstvím elektronických komponent, výkonem, schopností integrace na křemíkovém waferu, no a 19. dubna 1965 sepsal článek, v němž svůj výzkum vysvětlil. Zjistil, že s každým rokem se zdvojnásobí množství elektronických součástek na ploše čipů. Toto má zcela samozřejmě vliv na výkon, cenu a další parametry čipů. Kupodivu toto emperické pravidlo platí víceméně doteď a říká se mu Moorův zákon.

Jak Moore později vzpomínal, na svůj zákon přišel jednoduchým experimentem – vzal si kus papíru a do grafu zakreslil závislost výkonu na ceně u posledních tří generací integrovaných obvodů od Fairchildu, které pochopitelně dobře znal. Samotného jej udivilo, jak je závislost v podstatě hyperbolická, takže musel použít logaritmickou stupnici, aby se mu vůbec podařilo graf vměstnat na papír.

Z grafu vypočetl, že v roce 1975, tedy za deset let, by mělo být možné zajistit integraci přibližně 65 000 součástek na čipu za dostupnou či minimální cenu. Skutečnost nebyla tak optimistická, a proto později musel upravit svůj odhad rychlosti růstu na zdvojnásobení za přibližně každé dva roky (a zdvojnásobení výkonu každých 18 měsíců), nicméně zákon se pozoruhodně osvědčil, ačkoliv je neustále očekáván konec jeho platnosti. To ostatně potvrdil i sám Moore v roce 2005, neboť podle něj bude trvat dalších 10-20 let, než technika narazí na fyzikální limity.

Moorův zákon grafické podobě

Abychom tento zákon plně docenili, musíme si představit nějakého vizionáře, který vám v roce 1965, tedy ještě před ropnou krizí, předpoví vlastnosti aut, jejich spotřebu, cenu, výkon atd. v roce 2005. Dá se předpokládat, že by to asi žádný nesvedl, protože právě ropná krize s prioritami kupujících notně zamíchala, stejně jako pozdější snaha po nižších emisních limitech.

Trojčlenná parta kolem Intelu

Když později s Robertem Noycem založili Intel, byl Moore od roku 1971 zástupcem ředitelem firmy, zatímco její nominální hlavou byl právě Noyce. Třetím „do počtu“ byl pozdější nevyšší šéf Andy Grove, jehož příběh si povíme jindy, ale přece jen malé zastavení. Groove totiž velice těžce nesl, že se na něj při zrodu firmy poněkud „zapomnělo“, takže se místo zakladatelem stal pouze zaměstnancem.

Andy Grove, Robert Noyce a Gordon Moore v roce 1978 (CC BY-SA 2.0: Intel Free Press)

Ovšem nedá se říci, že by snad legenda o tom, jak si byli Moore a Noyce blízcí, zatímco Noyce se s Grovem neměli rádi, byla pravdivá. Možná to tak fungovalo ve firmě, ale v soukromém životě to bylo kupodivu přesně naopak. Moore byl samotář, jehož ideální náplň pro víkend bylo vyjet s ženou do hor sbírat minerály – a to dokonce i v době, když už byl milionářem. Naproti tomu Noyce s Grovem v soukromí trávili mnohem více času, dokonce Noyce naučil Grovea a jeho rodinu lyžovat.

Tak měli se vlastně rádi, či ne? Tvrdí se, že Intel byl jedinou velkou firmou, kterou kdy založil v podstatě nefunkční kolektiv. Ve skutečnosti byl tento kolektiv perfektně vyvážený. Noyce s Moorem vytvořili skvělý pár, kdy jeden byl inovátor zahleděný do dálky a do oblak, zatímco druhý precizní detailista, který zkoumal každou chybu v těch snových vizích svého kolegy.

Ani jeden z nich ale neměl tu potřebnou tvrdost vrcholového manažera, který dokáže své podřízené tvrdě přitlačit, když to vyžaduje nutnost, který dokáže jasně rozhodnout. Ani jeden z nich si neliboval v nutnosti svými rozhodnutími někoho zranit či dokonce rozzlobit. A právě na tuto roli byl skvělý ten třetí do party – Andy Grove.

Andrew Grove na snímku z roku 1997 (CC BY-SA 2.0)

Jeho styl managementu byl ve striktním rozporu s uvolněnou atmosférou ve firmě, kdy i poslední inženýr mohl svůj nejnovější nápad prodebatovat s nejvyšším šéfem. Ale zatímco s Noycem či Goorem se dalo vyjít pomocí nekonečných diskusí, s Grovem nic takového neexistovalo. Grove si zcela neformálně zajistil místo skutečného výkonného ředitele, ačkoliv se nejvyšším šéfem firmy stal až v roce 1987.

Nejistá budoucnost a spása od IBM

V době Intelovských začátků si Moore zase tak trošku zapředpovídal – s pomocí svého zákona odvodil, že paměťové čipy, s nimiž Intel začínal a které měly tehdy fascinující kapacitu 1000 bitů, budou mít o dvacet let později, tedy v roce 1991, za stejnou cenu kapacitu jeden milion bitů. I zde se trefil.

V roce 1975 se stal výkonným ředitelem firmy a vedl ji v těžkých dobách, kdy vůbec nebylo jasné, zda se tato mladá dynamická firma dokáže prosadit vedle mnohem větších a proslulejších, jako byly Texas Instruments či Motorola. Vždyť ještě v roce 1972, tedy po čtyřech letech existence, měla firma obrat pouhých 18 milionů a stále nevydělávala.

Bývalí šéfové Intelu na snímku z roku 2003. Zleva: Gordon Moore (CEO v letech 1975-1987), Craig Barrett (1998-2005), Andy Grove (1987-1998) a Paul Otellini (2005-2013). Na snímku chybí Robert Noyce, který byl CEO Intelu v letech 1968-1975, ale zemřel v roce 1990.

Ačkoliv přišla jako první s mikroprocesorem, bylo po první desetiletí její existence mnohem důležitější odvětví vývoje a výroby paměťových čipů. S nimi začínala a rychle získala dominanci. Jenže netrvalo dlouho a objevila se japonská konkurence, která byla stále více smrtící. A tak nakonec Intel na další vývoj a výrobu paměťových čipů rezignoval a věnoval se primárně mikroprocesorům a jejich podpůrným obvodům.

Celý ten počáteční boj malé firmy s obry byl nesmírně náročný. Firma postupně přišla s mikroprocesory, od i4004 přes i4040 po i8008, které ovšem stále znamenaly pouze „přílepek“ k tomu hlavnímu, co firma vyráběla – k paměťovým čipům. Poté firma promarnila devět měsíců, po které tvůrce těchto čipů i celého výrobního procesu – Federico Faggin – nebyl schopen přesvědčit své šéfy, aby mu dovolili vývoj ještě lepšího, přímo dokonalého mikroprocesoru. Když konečně kývli, trvalo to jen půl roku a v roce 1974 se na trhu objevil i8080, první skutečně plně použitelný mikroprocesor, s nímž bylo možné postavit solidně výkonný mikropočítač. Faggin byl nakonec ze zákulisních bojů tak znechucen, že Intel opustil a založil si vlastní konkurenční společnost Zilog.

Jenže v tom samém roce se objevila na trhu konkurence od Texas Instruments a Motoroly a původní náskok Intelu vzal za své. Následoval rok 1975, kdy nejen, že se na trhu objevily další konkurenční mikroprocesory, třeba slavný MOS6502, který byl tak levný, že donutil celou konkurenci brutálně snížit cenu, ale ještě k tomu se přidala neštěstí (například vyhořela továrna firmy v Pekingu) a ekonomická deprese, která vedla k nutnosti propustit 30% zaměstnanců. S tím se nesrovnal Bob Noyce a předal vládu nad Intelem Mooreovi.

Vzhledem k tomu, že firmě ujížděl vlak na poli mikroprocesorů, bylo rozhodnuto začít s nějakým velkým projektem, který všem vytře zrak. Byl to mikroprocesor iAPX 432 a znamenal málem katastrofu. Projekt se nejprve jmenoval i8800, ovšem navzdory jménu neměl se svými předchůdci nic společného. Intel se pokusil naprosto uniknout konkurenci tím, že vytvoří mikroprocesor zcela nové 32bitové generace s vlastnostmi daleko předstihujícími cokoliv jiného.

Byl to vlastně kompromisní čip, konkurenční Motorola nabízela vyšší výkon. Ale přesto se v IBM rozhodli dát do dvého IBM PC 8086 od Intelu. Zřejmě rozhodla cena.

Podpora objektového programování, mikrokódu, multitaskingu, správy paměti, mnoha datových typů... Nešlo o jediný čip, ale o celý systém, který byl ostatně nakonec postaven na dvojici čipů – 43201 a 43202. Intel ve snaze pokořit Moorův zákon pokořil sám sebe. Jakkoliv specifikace vypadala impozantně, systém nemohl být hotový brzy (objevil se až v roce 1981), no a to nakonec způsobilo, že sice nabízel mnoho funkcí, ale byl pomalý, neboť se sestával z dvou separátních čipů. Ve chvíli, kdy se objevil na trhu, už existovaly jiné, sice ne tak propracované, ovšem rychlejší a cenově dostupnější čipy.

Naštěstí si v Intelu uvědomili, že iAPX 432 bude vyvíjen hrozně dlouho a proto se narychlo v roce 1977 pustili do projektu, jak co nejjednodušeji upgradovat svůj zastarávající i8080. Jenže, jak už jsme si řekli, nejlepší tehdejší tvůrce mikroprocesorů Federico Faggin už v Intelu nepracoval, takže se nelze divit, že i8086 byl plný kompromisů. Ano, šestnáctibitový, to bylo hezké, výkonný, to se také líbilo, ale rozhodně nešlo o nějaký zázrak.

Spása zvaná IBM PC

To se naplno projevilo v roce 1979, kdy věčný rival Motorola uvedla na trh čip mnohem kvalitnější – MC68000. Je opravdu velkou otázkou, co by se vlastně stalo, kdyby se o dva roky později IBM nerozhodla použít ve svém chystaném IBM PC právě tento čip, místo ořezaného mikroprocesoru od Intelu. Ale k tomu nedošlo a Intel byl tím jednou provždy zachráněn. Těžko říci, co by dělal v opačném případě.

Gordon Moore na snímku z roku 1981. Tehdy byl šestým rokem CEO Intelu a už se měl důvod smát. Po těžkých dobách přišla naděje v podobě dodávek procesorů pro IBM PC (foto: Profimedia)

Ani v pozdějších letech nebyla existence firmy jednoduchá, navzdory jistému monopolu díky stále vzrůstající popularitě platformy PC. Bylo třeba svést další bitvy a odolat dalším výzvám. Moore se ale v těchto bojích navzdory své titulární pozici už příliš neangažoval, protože skutečným vládcem firmy byl Andy Grove. Ten od něj „žezlo“ generálního ředitele oficiálně převzal v roce 1987 a zakladatel firmy, mezi zaměstnanci nesmírně oblíbený a ctěný, se stáhl do soukromí.

Moore si pak jako starý pán užíval zaslouženého odpočinku, ovšem i ten byl stále tak trošku pracovní. Angažoval se v dobročinnosti, stále je členem několika správních rad a byl celebritou, kterou se rád každý zaštítí. Ze tří hlavních osobností v Intelu se stal nejbohatším a po smrti Roberta Noyce i nejuctívanějším, jelikož Andy Grove byl spíše bojovníkem, než lidumilem. Bez Moorea by svět byl chudší nejen o jeho zákon, ale pravděpodobně i o firmu Intel. A to by bezesporu byla nejen škoda, ale pro vývoj a výrobu počítačů i dost zásadní problém.

Gordon Moore zemřel pokojně v pátek 24. března 2023 ve věku 94 let, obklopen rodinou v domě na Havaji.

Přečtěte si další články ze série Osobnosti počítačové historie:

Robert Noyce: Jak s Gordonem Moorem založili Intel

Jak se zrodilo programování: Grace Hopper

Mauchly a Eckert: dvojka, která stvořila první počítač