Последствия избытка качества для производителей: от интеграции каждого этапа производства к интеграции всего производственного процесса

Рост числа компаний, занимающихся только разработкой интегральных схем, вызвал бум среди компаний-производителей, «кремниевых заводов», которые до тех пор рассматривались как самая неинтересная составляющая отрасли. И тем не менее новые потребительские запросы и необходимость их удовлетворять очень многое значат для структуры производственного процесса и для компаний, обеспечивающих этот процесс; ведь изменение потребностей указывает на новые способы получения прибылей. Принцип сохранения интеграции дает нам возможность показать, как интеграция смещается по цепочке создания стоимости и позволяет оптимизировать те зоны, где наблюдается недостаток качества.

Правила и стандарты в полупроводниковой отрасли

Сначала процесс моделирования и проектирования полупроводниковых микросхем был крайне сложным. Требуемыми навыками обладали только специалисты высшей квалификации. В своем интервью журналу Harvard Business Review генеральный директор компании Cypress Semiconductors Т. Роджерс вспоминает о том, каким был процесс разработки в 70-е годы XX века: «Сложнее всего было пробраться к центральной вычислительной машине, чтобы сделать элементарные расчеты; только получив результаты расчетов, я мог начать работать с чертежником, который месяцами от руки вычерчивал разрабатываемые мной микросхемы… Вот в какой обстановке проектировались интегральные схемы – это был тяжелый, неуклюжий, непродуктивный процесс…»[4]

По мере развития отрасли производители полупроводников вырабатывали строгие правила, в соответствии с которыми моделировались и проектировались новые поколения полупроводниковых схем. Конструкторы уже начинали понимать, что дает результат, а что нет, и создавали свои руководства – в них указывалось, например, каким должно быть сечение провода, а каким – расстояние между проводами. В конце концов эти правила были реализованы в виде сложных компьютерных программ автоматизации проектирования электронных приборов и устройств (electronic design automation – EDA). Инженеры-электронщики стали тратить меньше времени на освоение теории компоновки схем и начали с б?льшим тщанием изучать логику и действие программ EDA. И в итоге те инженеры, которые лучше других овладели технологией EDA, составили группу новых экспертов в области моделирования и проектирования интегральных схем.

Конечно, в профессиональных секторах отрасли оставались серьезные проблемы, для решения которых все равно были нужны специальные знания, а процесс разработки решений по-прежнему состоял из нескольких итераций и требовал творческих озарений. Но одновременно с этим неспециалисты в данной области могли использовать программные приложения EDA, чтобы выполнять те задания, с которыми раньше могли справиться только высококвалифицированные профессионалы. Проектировщикам больше не нужно было хорошо разбираться во всей структуре цепочки, – им достаточно было знать только устройство микросхем. Программы были сделаны настолько хорошо, что с их помощью проектировщики сами могли браковать неудачные виртуальные модели и модифицировать имеющиеся. Что же это означает? Это означает, что благодаря применению правил даже неспециалисты начинают сами конструировать достаточно качественные микросхемы в соответствии с заданными спецификациями[5].

Как мы уже говорили, процесс производства полупроводников устроен следующим образом: каждый этап процесса имеет взаимозависимую архитектуру, а контактные зоны, соединяющие один этап с другим, – модульную. Такое устройство процесса позволяет «выжать» из него максимум (и соответственно, придать полупроводникам максимум функциональности). Сам же процесс занимает несколько месяцев. Но прежде жизненный цикл процессоров Pentium был достаточно долгим, а запросы клиентов – достаточно предсказуемыми, поэтому длительность производственного процесса просто не имела значения.

Однако когда жизненный цикл продуктов на рынке постоянно сокращается, а потребители нуждаются в процессорах, сделанных в соответствии с индивидуальными спецификациями, те производственные центры, где выполнение заказа занимает два месяца, просто не выживут. Победителями станут те, кто научится выполнять заказ за несколько дней. «Кремниевые заводы» должны отказаться от прежнего процесса, основанного на групповой обработке и интенсивном использовании промежуточных этапов производства, и перейти на новый, поточный процесс с минимумом промежуточных этапов. Успеха добьются лишь те, кто научится производить интегральные схемы по той же системе, по которой корпорация Toyota выпускает автомобили.

В новом мире – мире быстрых поставок и индивидуальных конфигураций – огромную роль играет как раз скорость производственного процесса, и совершенствоваться компания должна именно в этом направлении. Поэтому весь производственный процесс должен иметь патентованную взаимозависимую архитектуру. Закон сохранения интеграции подсказывает, что оптимизировать надо контактные зоны между отдельными этапами производственного процесса. Для этого потребуется деоптимизировать каждый этап производственного процесса (и, соответственно, оборудование, используемое на этой стадии) и перестроить каждый этап, с тем чтобы поток продукции проходил все операции наилучшим образом. Нужно сделать так, чтобы полуфабрикат, прошедший любой этап производственного процесса, был максимально качественным и надежным. Это позволит исключить непредвиденный брак, а значит избежать траты времени на тестирование полуфабрикатов. Вполне реально добиться определенного уровня качества полуфабрикатов, прошедших тот или иной этап: надо выстроить сам процесс таким образом, чтобы складирование в резерве и промежуточная обработка полуфабрикатов не понадобились. А для этого надо перестать стремиться к границам технологически возможного. Мы подозреваем, что лучший способ добиться подобной организации производственного процесса – это использовать самые известные, распространенные производственные технологии (см. раздел «Технологии следующего поколения»). На схеме 7.2 мы показываем, как производственный процесс будущего – процесс взаимозависимой архитектуры – отличается от нынешнего производственного процесса с его взаимозависимой архитектурой каждого этапа.

В 2004 году появились первые признаки того, что такого рода изменения в отрасли уже происходят. Тайваньская компания United Manufacturing внедряет производственный процесс, где отсутствует групповая обработка, – каждая кремниевая пластина проходит последовательно все стадии производственной обработки, не задерживаясь надолго в резерве вместе с другими полуфабрикатами (можно говорить о том, что это аналог производственного процесса корпорации Toyota в полупроводниковой отрасли).

Изменения в структуре производственного процесса неизбежно должны отразиться на тех компаниях, которые поставляют оборудование производственным центрам. Теперь «кремниевые заводы» должны закупать оборудование модульной архитектуры, которому можно придавать конфигурацию, требуемую для того, чтобы отдельные пластины проходили через все этапы процесса синхронно. С другой стороны, именно производственники сейчас диктуют те правила разработки, которым должны подчиняться проектировщики микросхем. Аналогичным образом производители оборудования должны работать в соответствии со стандартами, устанавливаемыми «кремниевыми заводами», хотя раньше все было наоборот.

Технологии следующего поколения

В 2004 году на постройку современного производственного центра, использующего передовые технологии, требовалось около 3 миллиардов долларов. Эти заводы выпускают микросхемы на кремниевых пластинах диаметром 300 мм, и поэтому их часто так и называют – «фабрики 300-миллиметровых пластин». А поскольку на такой пластине умещается больше микросхем (чем на обычной 200-миллиметровой. – Прим. ред.), то производительность этих заводов выше, а издержки ниже.

Интересно, что изменения в архитектуре производственного процесса обернутся как раз против тех компаний, которые будут делать ставку на технологии следующего поколения. В других отраслях (например, в автомобильной промышленности), где также произошел переход на единый поточный процесс с отказом от складирования полуфабрикатов, успеха добились те руководители, которые выбрали самое простое, надежное и лучше всего зарекомендовавшее себя оборудование. Иными словами, оборудование, построенное на основе не самых сложных, хорошо известных технологий, проще объединить в конфигурацию, обеспечивающую синхронизацию технологического маршрута, – проще, чем оборудование, созданное на базе передовых технологий: ведь все «капризы» последнего еще только предстоит узнать производителю в ходе эксплуатации.

Более того, одно из самых серьезных преимуществ, которыми обладают фабрики 300-миллиметровых пластин, – то, что эти фабрики позволяют компаниям увеличить производительность, выпуская продукцию в большем объеме. Однако современные потребители интересуются прежде всего тем, чтобы продукты были настроены в соответствии с их требованиями, а заказы выполнялись как можно быстрее, что нивелирует это преимущество.

Мы бы ожидали, что в этой ситуации произойдет переход на те технологии разработки, которые позволяют поставлять 300-миллиметровые пластины в самые высокие сектора рынка – туда, где ценят максимум технических характеристик продукта при низких производственных затратах. Однако в других секторах рынка это оборудование еще долго не будет занимать лидирующих позиций, – если вообще когда-нибудь сможет их занять.

Но каким образом компании вроде Applied Materials и Tokyo Electron смогут производить модульные, гибкие машины для «кремниевых заводов» – те машины, которые с легкостью можно будет настраивать и конфигурировать так, чтобы оптимизировать технологический маршрут? Со временем машины, выпущенные такими компаниями, в значительной степени будут состоять из подсистем-модулей. Эти подсистемы легко можно будет заменять на другие, – ведь четко сформулированные стандарты помогут определить, как взаимодействуют между собой части системы. А вот устройство этих подсистем будет патентованным, и сами они будут иметь взаимозависимую архитектуру. Компании, производящие особо важные подсистемы, значительно преуспеют, – поскольку нехватка качественных деталей и подсистем будет ощущаться довольно остро.

Но пока мы не дали ответа на один важный вопрос: как отразятся все эти отраслевые разработки последних лет на деятельности лидера – корпорации Intel? Какие это вести для нее – дурные или добрые? В следующем разделе мы рассмотрим предстоящую конкурентную борьбу и покажем, что с точки зрения нашей теории все эти изменения представляют собой реальную угрозу для корпорации. Однако мы также утверждаем, что корпорация Intel может стать одним из немногих мировых производителей, которые обладают всем необходимым для того, чтобы превратить надвигающуюся угрозу в прекрасную возможность.