История компании MicroUnity: куда приводят мечты?::Журнал СА 4.2007

Дмитрий Мороз

История компании MicroUnity: куда приводят мечты?

MicroUnity была Трансметой своего времени

Аналитик Insight 64 Натан Бруквуд

История знавала немало компаний, обещавших миру «манну небесную» благодаря своему очередному технологическому ноу-хау. Одной из них была MicroUnity, вознамерившаяся в середине 90-х годов прошлого века произвести революцию в производстве микропроцессоров. Вспышка давно осветила небосвод, но где же гром?

Начало 1990-х ознаменовало собой настоящий бум не только компьютерных, но и сетевых технологий. Возможности передачи информации отныне не ограничивались одним лишь телефонным либо сетевым кабелем. В то время, когда большинство модемов обеспечивали скорость передачи не более 9,6 Кбит/с, по кабельным сетям данные сновали с головокружительной скоростью несколько мегабит в секунду. Для клиентов, особо привередливых к скорости и готовых за это платить, существовали спутниковые и волоконно-оптические линии связи с пропускной способностью до 2,4 Гбит/с.

Однако постоянно развивающаяся сетевая инфраструктура ещё не была гарантом всеобщего информационного блага. Для того чтобы с лихвой насладиться высокой пропускной способностью, необходимо было наличие не менее производительных вычислительных систем, способных справиться с потоком данных, несущимся на столь больших скоростях.

Для примера возьмём начавшую набирать в то время популярность услугу «Видео по требованию» (Video on Demand). Суть её такова: абонент может просмотреть каталог фильмов, хранящихся на сервере, выбрать и запустить любой из них. При этом просмотр обычно напоминает таковой при использовании обычного видеомагнитофона или DVD‑плеера. Доступны следующие функции: пауза, перемотка вперед-назад, стоп-кадр, счетчик времени, расстановка пользовательских меток.

Об использовании несжатых потоков видеоинформации, понятное дело, можно было даже и не мечтать, поскольку их передача и обработка были подвластны лишь крупным исследовательским центрам и компаниям с высокоскоростным каналом связи.

Применение алгоритма сжатия данных MPEG было более целесообразным. Однако полноценное воспроизведение подобных фильмов, было доступно лишь владельцам высокопроизводительных рабочих станций от Silicon Graphics и Sun Microsystems, а также специальным платам с аппаратными MPEG-декодерами.

Что же касается персональных компьютеров, даже новый процессор Intel Pentium (1994 год), обладавший по тем временам гигантской производительностью в 100 миллионов инструкций за секунду (100 MIPS), не мог декодировать MPEG-видео «на лету». Для этого в компьютер необходимо было устанавливать дополнительную плату с аппаратным декодером. То же касалось графической и звуковой информации. А ведь при этом необходимо было ещё обрабатывать входящие и исходящие сетевые потоки. Вспомните: в середине 90-х центральный процессор ПК (в отличие, например, от платформы Amiga компании Commodore) был «одним в поле воином» и выполнял всю работу самостоятельно.

«Обвешивание» компьютера дополнительными платами для обработки видео, звука и графики в то время выглядело идеей нецелесообразной уже потому, что повышало стоимость всей системы в несколько раз. Рынок нуждался в дешёвых специализированных чипах, которые были бы готовы к обработке столь массивных потоков различной мультимедийной информации независимо от способа их получения – посредством кабеля, беспроводной или спутниковой связи. По прогнозам аналитиков, уже к 2000 году этот сектор рынка должен был оцениваться в 1,6 миллиарда долларов США.

Превращение небольшой калифорнийской компании MicroUnity Systems Engineering (далее MicroUnity) из никому не известной «темной лошадки» в одно из самых многообещающих предприятий пришлось как раз в этот период.

Джон Мауссурис – темная лошадка

Из грязи в князи

Основатель MicroUnity, выпускник Оксфордского университета Джон Мауссурис (John Moussouris) был известен в мире как один из создателей архитектуры RISC, а также основателей компании MIPS Computer Systems.

В 1988 году он основал собственную компанию – MicroUnity. Чем занималась компания, никто не знал. Лишь в начале 90-х годов появились слухи, что фирма Мауссуриса занимается выпуском нового процессора, который будет ориентирован на только начавший набирать обороты рынок мультимедиа. Причём этот чип будет «чувствовать себя прекрасно» как в специализированных приставках, подключаемых к телевизору, так и в различном коммуникационном оборудовании и даже в обычных ПК. Приблизительно в то же время появился термин «медиапроцессор» (по трактовке Wikipedia) – специализированный процессор, построенный на базе «системы-на-чипе» (system-on-chip, SOC), предназначенный для обработки потоковых мультимедийных данных в режиме реального времени.

Первыми компаниями, заинтересовавшимися разработками MicroUnity, стали Microsoft и Tele-Communications (один из наибольших операторов кабельных сетей США). Они-то и начали разрабатывать платформу для новой услуги – интерактивного телевидения. Благодаря ТВ-приставке, подключённой к сети кабельного телевидения, пользователь мог смотреть любимые фильмы, слушать музыку, получать необходимую ему текстовую и графическую информацию. И всё это, не отрываясь от своего любимого телевизора (который большинство американцев, как известно, считают чуть ли не полноправным членом семьи).

Tele-Communications предоставляла для этого свою развитую сетевую инфраструктуру, тогда как Microsoft – программную часть. За аппаратное же обеспечение, а конкретнее – центральный процессор, отвечала MicroUnity. Однако потенциально успешным продуктом заинтересовались и другие компании.

Планы MicroUnity были столь красочны и многообещающи, что за короткий промежуток времени на банковские счета компании начал «течь» «денежный ручей» из инвестиций таких компаний, как Microsoft, Tele-Communications, Hewlett-Packard, Time Warner, US West, Cray Research, Motorola и др. Заручившись поддержкой гигантов индустрии, а также получив в своё распоряжение 120-миллионный бюджет, Мауссурис и его команда принялись за более активную разработку своего проекта.

Кстати, MicroUnity не была первой компанией, вознамерившейся предложить миру мультимедийный процессор. Уже в 1994 году пальму первенства возглавила компания Texas Instruments. Представленный ею чип MVP можно было назвать «массивно-параллельным суперкомпьютером на одном чипе». В его состав входили четыре 64-разрядных DSP-процессора, одно 32-разрядное RISC-ядро, два видеоконтроллера, а также 64-разрядный контроллер памяти со встроенными 64 Кб статического ОЗУ. Всё это «богатство» умещалось в одном корпусе 230-долларовой микросхемы и при частоте 30-50 МГц работало со скоростью 1000-1500 миллионов DSP-инструкций за секунду (DSP MIPS).

Однако MVP было далеко до возможностей, которые обещал медиапроцессор MicroUnity.

Чудо в маленькой упаковке

Информации о чипе MicroUnity в Интернете удручающе мало. Впрочем, это и неудивительно, поскольку компания славилась своей скрытностью. Как и в случае с разработкой процессора Crusoe компанией Transmeta, предприятие Мауссуриса всячески вуалировало собственную деятельность. Тем не менее, собрав все крохи доступной информации, общую картину обрисовать вполне возможно.

Первые технические характеристики процессора были объявлены в 1994 году, тогда как презентация чипа должна была состояться на Микропроцессорном Форуме (Microprocessor Forum) в октябре 1995 г.

В отличие от большинства других специализированных процессоров, содержавших несколько ядер, сердцем медиапроцессора MicroUnity являлось единственное полностью программируемое ядро, работавшее на частоте в 1 ГГц и способное выполнять до пяти различных задач одновременно. Пять групп 64-разрядных регистров по 64 штуки в каждой давали в сумме 320 регистров. Чип также «нёс на борту» 64 Кб встроенной кэш-памяти, разделённой поровну между памятью инструкций и памятью данных.

Медиапроцессор обладал широким набором инструкций для цифровой обработки сигналов, а также выполнения арифметических операций. Например, одна из них называлась «групповое умножение и сложение». Всего за один цикл процессора эта длинная инструкция могла умножить четыре 32-битных операнда, сложить результаты с ещё четырьмя 32-битными числами и вернуть четыре 32-битных результата. В результате медиапроцессор MicroUnity мог обрабатывать 512 бит информации за такт: 384 бит вводимых и 128 бит выводимых данных.

Кристалл чипа должен был содержать 10,5 млн. транзисторов на площади всего 10 мм2, что было намного больше аналогичного показателя процессора Pentium с его тремя миллионами.

За счёт чего компания намеривалась достичь таких невероятных на тот момент характеристик?

Здесь на сцену выходит Джеймс Мэтьюс (James Matthews), глава технологического отдела MicroUnity, до этого проработавший несколько лет в лабораториях Hewlett-Packard. Экспериментируя с биполярными транзисторами (которые являются основой технологии так называемой Транзисторно-Транзисторной Логики, ТТЛ), он открыл одно интересное свойство: при кардинальном уменьшении их размеров до приблизительно 0,1 мкм, а также подаче очень низкого напряжения (0,5 В) транзисторы начинали работать намного стабильнее и эффективнее, показывая повышение коэффициента усиления и понижение количества шумов. Работая же на сверхвысоких частотах, биполярные транзисторы потребляли намного меньше энергии, чем полевые транзисторы КМОП-технологии (Комплементарная структура Металл-Окисел-Полупроводник), которые славились своим низким энергопотреблением.

Однако на столь высоких частотах транзисторы не могли работать с алюминиевыми проводниками, изолированными оксидом кремния. Тогда Мэтьюс решил использовать золотые проводники, изолированные воздухом. Замена изоляции оксида кремния на воздух позволила биполярному транзистору работать со скоростью, недоступной стандартным на то время микроэлектронным структурам. Кроме того, отказ от алюминия позволил избавиться от множества паразитных токов, в результате чего стало возможным паковать транзисторы на кристалле микросхемы более плотно друг к другу.

Устроившись в MicroUnity, Мэтьюс приступил к разработке нового процесса изготовления микросхем, который объединял в единое целое лучшие характеристики как ТТЛ, так и КМОП. В так называемой биполярной КМОП-технологии в подавляющем большинстве использовались биполярные транзисторы, работавшие на частотах свыше Гигагерца, тогда как полевые транзисторы применялись для построения ячеек памяти. Используя при этом золотые проводники вместе с воздушными изоляционными мостами, медиапроцессоры, построенные на базе нового технологического процесса, работали в сотни раз быстрее «самого быстрого» чипа Pentium, потребляя при этом гораздо меньше энергии. «При обещанной цене в 100 долларов за микросхему MicroUnity могла кардинально изменить расстановку сил на процессорном рынке, нанеся удар самой Intel, а также другим компаниям», – говорил тогда Ричард Догерти (Richard Doherty), аналитик консалтинговой фирмы из Нью-Йорка.

Поскольку для изготовления медиапроцессора на основе биполярной КМОП-технологии MicroUnity требовались специальные производственные мощности, руководство компании приняло решение построить собственную фабрику по их выпуску. Причём в то время как подавляющее большинство гигантов цифровой электроники начали переносить свои заводы в Азиатский регион с целью удешевления производства, MicroUnity вознамерилась построить фабрику в самом центре Кремниевой Долины. Да, амбициозности MicroUnity было не занимать.

Куда приводят… амбиции?!

Время шло. 1995-й год подходил к концу, однако обещанный несколькими месяцами ранее выпуск первой 10-тысячной партии медиапроцессора MicroUnity так и не состоялся. С другой стороны, компания «не сидела, сложа руки», и, по обрывочным сведениям различных источников, усиленно корпела над доводкой своего чипа. Также MicroUnity пополнила свой штат несколькими высококлассными специалистами, призванными ускорить разработку.

Одним из таких «новобранцев» стал Генри Месселин (Henry Massalin), которого многие называли «Эйнштейном нашего времени». Выпускник Колумбийского университета (Columbia University, Нью-Йорк), Генри был специалистом по цифровой обработке сигналов. Этим он и занимался в MicroUnity. «В мои обязанности входила работа с кабельными модемами, демодуляцией и декодированием сигналов, разработкой фильтров. Всё это требовало большого количества математических вычислений, а также оптимизации. Я должен был находить методы решения поставленных передо мной задач, многие из которых ещё даже не известны науке» – так описывал Месселин свою работу в компании.

В начале 1996 года стало известно, что тестовые экземпляры процессоров (по имеющейся информации это были 300 МГц чипы, созданные на основе стандартной КМОП-технологии) уже лежали на столах её сотрудников. Тем не менее компания постоянно уклонялась от ответа на единственный вопрос: когда же эти образцы, размноженные на тысячи и десятки тысяч штук, попадут наконец на рынок?

Разработка и внедрение новых технологий сродни бегу перед локомотивом: необходимо постоянно держать заданную скорость, иначе мчащийся поезд не даст шанса выжить.

К сожалению, начальная скорость, набранная MicroUnity, была слишком высокой, чтобы её поддерживать в дальнейшем, даже при помощи таких светлых умов, как Генри Месселин. К тому же локомотив в лице конкурентов останавливаться не собирался. MicroUnity начала испытывать трудности с производством микросхем на основе биполярной КМОП-технологии и попросту не укладывалась в заданные ею самой сроки.

Кроме того, в 1996 году сразу несколько компаний объявили о завершении работ над собственными медиапроцессорами. Среди них можно выделить VelociTI от Texas Instruments, TriMedia от Philips, Mpact компании Chromatics и др. И пусть по своим характеристикам эти чипы не могли потягаться с изделием MicroUnity, они обладали одним огромным преимуществом – полной готовностью выйти на рынок.

В довершение всего начала постепенно отпадать надобность в медиапроцессоре, поскольку у ранее столь многообещающего проекта, как интерактивное телевидение, появился серьёзный враг в лице набирающей популярности Всемирной Паутины, которая к 1997 году уже могла порадовать пользователя не только текстом и графикой, но и звуковой, а также видеоинформацией. В результате спрос на мультимедийные приставки для телевизоров начал стремительно падать.

«MicroUnity никогда не имела хорошего бизнес-плана», – говорил редактор газеты Microprocessor Report Линли Гвиннеп (Linley Gwennap). – Да, у неё была парочка хороших идей, но так и неразвившаяся толком индустрия ТВ-приставок не смогла стать надёжным источником дохода компании».

После принятия поражения MicroUnity Мауссурису пришлось немало повоевать с инвесторами, которые хотели объявить предприятие банкротом.

К счастью, ему удалось отстоять свою точку зрения и удержать компанию «на плаву». Правда, для этого MicroUnity пришлось лишиться своей сверхновой фабрики по производству микропроцессоров. Несмотря на то что рыночная стоимость завода составляла 42 млн. долларов, 6 октября 1996 года, когда ключи от фабрики были переданы малазийской InterConnect Technology, на счет MicroUnity, согласно анонимному источнику, была перечислена всего половина обещанной суммы. Больше платить новый владелец отказывался. Вместе с продажей завода работу потеряли около сотни человек из всего штата сотрудников компании, который отныне стал насчитывать 159 человек.

Благодаря вырученным от продажи фабрики финансовым средствам компания смогла продолжить свои дальнейшие исследования. Отныне все её усилия были направлены на разработку коммуникационной продукции. «Вместо того чтобы вывести на рынок полностью интегрированное решение, мы отныне будем предлагать наши разработки частично, и лишь в те секторы рынка, которые в них нуждаются», – говорил Мауссурис журналистам Electronic News.

Кроме того, компания занялась продажей лицензий другим компаниям собственной технологии под названием MaskTools, создав для этого отдельное подразделение. Данная технология являлась развитием работ Джеймса Мэтьюса и представляла собой специальную оптическую систему на основе субволновой фотолитографии (sub-wavelength photolithography), улучшавшую производство микросхем на основе КМОП-технологии, а также экономившую средства.

Первым заказчиком MaskTools стала Photronics, приобретшая лицензированную технологию в начале 1997 года. Через несколько месяцев ее примеру последовала компания National Semiconductor. В 1998 году новыми лицензиарами стали американская Chip Express и японская Best Technology, а в марте 1999 года – Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC).

В конце 1999 года подразделение, занимавшееся продажей лицензий MaskTools, было куплено за 21 миллион долларов нидерландской компанией ASML, занимавшейся созданием оборудования для производства микросхем.

Борьба за собственность

С того момента MicroUnity практически исчезла с рынка. Многие аналитики полагали, что компания прекратила какие-либо технологические разработки. О её существовании можно было судить лишь на основе сайта (www.microunity.com), который, впрочем, также не мог похвастаться особой информативностью.

Единственная информация, которую он содержит на протяжении как минимум пяти лет (сайт не обновлялся с 2002 года), даёт краткое представление о платформе BroadMX. Она предназначена для ускорения и удешевления разработки SOC-систем путём замены большей части аппаратного обеспечения программной эмуляцией.

Сайт компании MicroUnity

Никаких более точных сведений, кроме «пары строчек» текста и нескольких иллюстраций, на сайте нет, хотя в секции вопросов-ответов говорится, что более детальное описание продукта, а также бизнес-план компании обсуждаются лишь с её клиентами, а также партнёрами.

MicroUnity перебывала «в подполье» вплоть до 2004 года. И нежданно-негаданно «выстрелила», подав 26 марта судебный иск в окружной суд США в Техасе против… Intel и Dell. Согласно иску компании процессоры Intel нарушили семь её патентов. «Пострадали»: технология HyperThreading, а также наборы мультимедийных инструкций SSE и SSE2.

Что же касается Dell, MicroUnity обвиняла её как соучастника Intel, устанавливающего в свои компьютеры чипы с «запрещёнными» технологиями. Потенциально компания Мауссуриса могла подать иск на любого производителя компьютеров с процессорами Intel, однако MicroUnity решила для начала ограничиться наиболее известным из них.

«Общественность полагает, что наша компания давно прекратила своё существование, – комментировал ситуацию Мауссурис. – Однако это не так. Всё это время мы усердно трудились, не афишируя свою деятельность. Судебный процесс тому подтверждение».

Через неделю на свет начали появляться слухи из анонимных источников Intel, согласно которым она даже не подозревала о возможности возникновения судебного разбирательства. Обе компании вели переговоры, но до суда дело никто доводить не собирался. «Отныне Intel пересмотрела свою позицию и готова защищаться всеми средствами».

Видимо, под словом «средствами» должна была подразумеваться вполне материальная денежная сумма, поскольку отстоять свою правоту в суде юристы компании так и не смогли. В результате спустя полтора года, 26 октября 2005 года, Intel согласилась выплатить MicroUnity 300 миллионов долларов за урегулирование судебного иска против неё, а также приобрести лицензию на патентную базу компании. Таким образом, иск против Dell переставал быть актуальным.

Однако MicroUnity не остановилась на достигнутом и сразу же замахнулась на следующую компанию. Спустя всего две недели с момента урегулирования конфликта с Intel фирма Мауссуриса подала судебный иск против Sony, обвинив её в нарушении 10 патентов. Под раздачу попали игровые консоли PlayStation 2 и PlayStation Portable, в которых используются процессоры на основе MIPS-архитектуры, разработанные самой Sony. MicroUnity требует возмещения ущерба, который, судя по всему, будет опять исчисляться девятизначной суммой. Конфликт между компаниями не разрешён до сих пор.

Не остался в стороне и второй гигант процессоростроения – AMD. 23 ноября 2006 года MicroUnity подала судебный иск и против неё. Как и в случае с Intel и Sony, в нём говорится о нарушении производителем процессоров уже двенадцати патентов. В тексте упоминаются все чипы AMD, поддерживающие технологию 3DNow!, совместимую с SSE от Intel, причём как уже вышедшие, так и только анонсированные и готовящиеся к выходу на рынок.

Вполне возможно, что, «отыгравшись» на всех «гигантах» рынка, MicroUnity, получив достаточную сумму для своих дальнейших разработок, вновь возьмётся за сотворение «чуда». И, глядишь, через каких-нибудь пять лет о компании вновь заговорят в прежнем духе.

Приложение

Дополнительные удобства

Несмотря на то что медиапроцессор MicroUnity был самостоятельным, готовым к использованию решением, компания намеревалась выпустить ещё две микросхемы, расширявшие его возможности.

Первая из них называлась MediaCodec и представляла собой аналого-цифровой преобразователь (АЦП), отвечавший за коммуникационные возможности чипа. Второй микросхемой служил MediaBridge, содержавший дополнительную кэш-память объёмом 512 Кб. Оба чипа подключались к медиапроцессору посредством высокоскоростной 8-битной шины, передававшей данные со скоростью 1 Гбит/с.