Apple zase vytřel konkurentům zrak. K triumfu mu pomohla neznámá firma

Roky 2020 a 2021 rozhodně nebyly skvělé pro každého. Pokud si někdo v posledních měsících nemohl stěžovat, byli to výrobci osobních počítačů. Jistě, problémy se zásobováním nepochybně narušily jejich výrobní plány, v jiných ohledech se však situace vyvíjela velmi příznivě.

Zájem o výrobky byl během pandemie ohromný a odvětví rostlo ve všech směrech.

Některé firmy si vedly lépe, jiné hůře. A asi příliš nepřekvapí, že mezi vítěze patří i společnost Apple. Její tržby sice táhnou (jako už posledních deset let) prodeje mobilních telefonů, ale i v oblasti počítačů se jí dařilo přímo abnormálně.

Apple přitom neměl v prodeji svých „Maců“ vždy úspěch. Vzpomeňme na přehřívající se špičkové modely z roku 2018, které za ceny od 90 tisíc korun nabízely v zátěži nižší výkon než o rok starší modely se slabšími procesory. I tento problém podle oficiálně nepotvrzených informací přesvědčil Apple k tomu, aby se pustil do něčeho nového a vrhl se do vývoje a výroby vlastních procesorů.

Na podzim roku 2020 tak firma představila první notebook se svým vlastním čipem nazvaným M1.

Právě notebooky s M1 se rychle staly tahounem prodejů. V dubnu šéf firmy Tim Cook poprvé sdělil, že více než polovinu prodaných Maců pohání „křemík“ od Applu, a potvrdil tak, že šlo prakticky ve všech ohledech o vydařený start kalifornské firmy do nové oblasti.

Firma se na nový procesor dopředu dobře připravila. Čip M1 jako technologická novinka vzbudil zájem nadšenců, blogerů, technologických novinářů i zákazníků, kteří chtěli něco nového (a takových má Apple dost).

Navíc – a to je možná pro Apple trochu netypické – firma začala novou technologii dávat nejprve do levnějších modelů, a tak tato inovace nevyšla zákazníky příliš draho. Nejlevnější model byl v době přípravy článku k dostání s cenou pod 30 tisíc Kč. V testech si přitom vede opravdu dobře a svou „sesterskou“ verzi s procesorem Intel celkem jasně překonává.

Jinak je ovšem čip M1 v řadě ohledů pokračováním výrobní filozofie Applu. Firma se rozloučila s „problémovým“ dodavatelem klíčových komponentů. Tentokrát to byl Intel, který před lety stejně nahradil IBM.

V oblasti grafického hardwaru se Apple úplně stejným způsobem loučil se společností Nvidia. Firma si raději přesunula výrobu klíčového prvku „pod sebe“, aby nad ním měla lepší kontrolu. Je to logické pokračování filozofie počítačů jako něčeho víc než jen složeniny komponentů, kterou prosazoval Steve Jobs.

M1 je v tomto ohledu ilustrativní. Zařízení vlastně není procesor samotný, ale jde o „vše v jednom“, tedy tzv. System on Chip (SoC). Dohromady se na jedinou „součástku“ vešla jádra procesoru, jádra odpovědná za grafiku, ale i paměti a další obvody. Podobá se tedy spíše výpočetním jádrům moderních mobilních telefonů než tradičním počítačovým procesorům.

Čipy pro novou generaci zařízení Applu totiž využívají extrémně malé základní „díly“: tranzistory o tloušťce pět nanometrů. Do takového prostoru za sebou „nacpete“ zhruba 25 atomů křemíku, ne více.

Apple je první, kdo mohl s takovou technologií na trh přijít. A také díky tomu je M1 úspornější a přitom stejně výkonný či výkonnější než konkurenční čipy. Musíme honem dodat, že nanometry nejsou všechno. Čipy nelze jednoduše porovnat na základě tloušťky tranzistorů, velmi záleží na jejich konstrukci, ale Apple se v tomto případě skutečně dostal na trh s novinkou o něco dříve než jeho pronásledovatelé.

Není to přitom zásluha jen společnosti z Cupertina. Jako v řadě jiných případů i tentokrát stojí Apple na ramenou jiných, byť nechceme tvrdit, že víme, kdo je v daném případě obrem, či nikoli.

Klíčovým hráčem je v tomto ohledu nizozemská společnost ASML, která si postupně vytvořila pověst „nejdůležitější technologické firmy, o níž jste nikdy neslyšeli“. Což je sice její vlastní motto, ovšem minimálně do nedávné minulosti nemělo daleko k pravdě. Samozřejmě, znalci věděli své, a tak podíl v ASML měli či mají Intel, Samsung i tchajwanský výrobce čipů TSMC.

ASML vznikla v polovině 80. let jako odnož Philipsu a věnuje se výhradně jednomu jedinému oboru: fotolitografii („kreslení světlem“), tedy postupu, jakým se tisknou dnešní čipy.

Proces je to extrémně zajímavý, nám pro naše potřeby stačí základní informace. Velmi zjednodušeně řečeno probíhá tak, že se na křemíkovou „oplatku“ (wafer) soustředěným ultrafialovým světlem vykreslí obvod, který chce vyrobit. Techniku se dařilo desetiletí postupně vylepšovat a zvládnout velmi přesně a spolehlivě, ovšem přechod na výrobu tranzistorů s rozměry v řádech nanometrů se ukázal jako zásadní problém.

Hlavní důvod je snadné pochopit: vlnová délka používaného UV světla už je výrazně větší než rozměr součástek, jež takto chcete vyrábět. Na litografii se dlouho používala osvědčená technologie s vlnovou délkou 193 nanometrů. Byť výrobci přišli na spoustu chytrých „triků“, jak limity této technologie posunout a vyrábět podstatně menší tranzistory, narazili na své hranice.

Právě to přispělo i k tomu, že od začátku 21. století výkon výpočetní techniky nerostl tak rychle, jak jsme byli zvyklí z posledních desetiletí 20. století.

Akademická sféra i firmy se tak věnovaly vývoji nové technologie fotolitografie „extrémním“ UV zářením (zkráceně EUV). V té se používá vlnových délek zhruba od 30 do 1 nanometru, a měla by tak jistě umožnit přechod k tranzistorům s tloušťkou v jednotkách nanometrů. Dnes například celkem reálně vypadá, že Apple může počítat s třínanometrovými tranzistory.

Stejně jako tomu bylo u řady jiných technologií, nasazení EUV slibovali mnozí a mnohokrát. Podle některých měla být k dispozici již pro 45nanometrový proces, tedy zhruba před 15 lety. Nadšení však opadalo a řada velkých firem (svého času například IBM) nad vývojem zlomila hůl. Ještě po roce 2010 se tak mezi odborníky údajně poměrně čile debatovalo o tom, zda EUV litografie vůbec někdy bude.

Především právě z ASML ovšem začaly postupně přicházet nadějné zprávy. V roce 2015 společnost ve svých výhledech uvedla, že by do roku 2020 reálně mohla prodat několik desítek svých EUV zařízení. A zhruba od konce roku 2017 je zákazníkům skutečně dodává.

Neprodala jich mnoho, celkově zhruba 100 kusů, ale také nejde o zařízení pro každého. Jedna taková linka vyjde zhruba na 150 milionů dolarů. A jde navíc o citlivou technologii, o kterou například zatím Čína marně usiluje. Trumpova administrativa zablokovala prodej v roce 2019, Bidenova administrativa na tom zřejmě nehodlá nic měnit.

V každém případě jde o skutečně impozantní technický výtvor. K soustředění a odrážení vznikajícího světla se například využívá zrcadel plochých tak, že je téměř žádné jiné aplikace nevyžadují. Firma ASML nemluví úplně ráda o přesných parametrech, její PR oddělení si tak pomáhá příměrem. Pokud by se jedno ze zrcadel zvětšilo na velikost Německa (cca 360 tisíc kilometrů čtverečních), nejvyšší výčnělek na celé této obrovské ploše by měl měřit maximálně jeden milimetr.

Přitom ale musíme myslet na to, že ASML nevyrábí Hubbleův teleskop. Jeho produkt je průmyslové zařízení, které má vydělávat. Na přesnost náročné procesy tak v něm musí probíhat neustále – s vysokou mírou spolehlivosti a co nejmenšími odstávkami.

Využívá se přitom know-how z celého světa. Například zdroj UV záření pro zařízení je dílem společnosti Cymer ze San Diega, kterou firma ASML koupila v roce 2013. Vzniká z kapek rozžhaveného cínu, které silný laser změní v zářící obláček plynu. Je k tomu mimochodem zapotřebí dvou zásahů. První kapku cínu zdeformuje do požadovaného tvaru („zploští“), druhý ji odpaří za vzniku požadovaného záření. V jednom zařízení tak cínové kapičky dostanou 50 tisíc zásahů za sekundu.

Naštěstí pro nás spotřebitele není v tuto chvíli Apple monopolním majitelem nové technologie. Tím je nyní ASML, která ovšem nemá ambici stát se přímo výrobcem elektroniky. Pro nás spotřebitele je to jedině dobře, existuje totiž reálná naděje, že se Apple bude muset snažit, aby ho brzy někdo nedohnal.

Samozřejmě – využívá svých vztahů s ASML, své hospodářské síly i know-how k tomu, aby byl první a měl co největší náskok. Není ovšem důvod, aby mu vydržel, a tak se můžeme reálně těšit, že trend posledních několika let bude pokračovat a v oboru procesorů po předchozích desetiletích bude přibývat zajímavých novinek.

Pokud ovšem nepřijde zásadní technologická změna, nejspíše vznik specializovaných „umělých inteligencí“ pro vývoj elektroniky, těžko si bohužel představovat, že novinek bude přehršel. Jak snad ilustroval i příklad ASML, na to jsou bohužel současné technologické problémy příliš obtížné.

Odhad několika renomovaných ekonomů z amerických univerzit (v PDF) říká, že udržet při životě Moorův zákon je zhruba 18krát pracnější než na začátku 70. let 20. století.

Není tak divu, že se vývoj koncentruje do několika málo míst a pracovišť. Na celém světě jsou v tuto chvíli pouze tři firmy, které alespoň uvažují o zavádění EUV. Ještě v roce 2010 se k tomuto cíli hlásilo pět společností s ambicí vyrábět novou generaci čipů. Na přelomu 20. a 21. století čítala fronta zhruba 25 zájemců.

Konkurence M1 tedy nebude zřejmě příliš pestrá. Ale zdá se, že by brzy nějaká být mohla. Budeme doufat. Vždyť de facto vynucený vyhazov Intelu z notebooků Apple je dobrou připomínkou toho, že monopoly končívají neslavně.