Så lätt det är att lura sig själv

Det är nyttigt att läsa dumheter och felaktiga förutsägelser som man själv har skrivit. Betydligt skojigare är att titta tillbaka på andras misstag. Och det går alltid att lära sig något av misstag, även om förvånansvärt många vägrar.

I min trebetygsuppsats från 1977 förutsade jag att direktskrivning på kisel med elektronstråle nog skulle behövas för att nå finare geometrier (under 1 µm). Jag trodde också att kisel på safir (SoS) nog var den teknik som hade framtiden för sig. Några år tidigare tyckte jag dessutom att Karl Marx hade sagt en hel del vettigt.

Idag vet jag att mina förutsägelser om kiselgeometrier och SoS var totalt felaktiga och att jag missade det viktigaste av allt. Det handlar inte om att ha den vackraste tekniken utan om att ha den billigaste tekniken som faktiskt löser problemet. Marx teorier föll förresten platt av ungefär samma anledning.

Gäller överallt
Visst skäms jag lite för att jag var så godtrogen på den tiden, men det märkligaste är ändå att så många gör samma misstag idag. Man förutsätter att den elegantaste tekniken och den mest rätlinjiga politiken vinner. Elbilen vinner över hybridbilen för att tekniken är ”vackrare”, snabbtåget vinner över bilen för att tågen är så eleganta och planekonomin vinner över marknadsekonomin för att planekonomin verkar så prydlig. Om man bara önskar något tillräckligt mycket blir det till verklighet. Historien är deterministisk. Politik är att vilja.

Men verkligheten är varken så enkel eller så rätlinjig. Fyrtio års elektronikutveckling har visat oss att de vinnande lösningarna sällan är de mest eleganta, men oftast de billigaste. Och hundra år av politiska strider har inte gett segern till den planerade ekonomin och det planerade samhället. Den stökiga marknadsekonomin och det stökiga fria samhället visade sig vara överlägset.

Intel föll pladask
Men tillbaks till elektroniken och några av historiens eleganta misslyckanden. Under mina första år som applikationsingenjör i slutet av sjuttiotalet och början av åttiotalet var det nog Intel som stod för det största magplasket. Efter framgångarna med 4004, 4040 och 8080 hade teknikerna i ledningen beslutat sig för att göra ”det stora språnget”. I stället för en fortsatt evolutionär utveckling skulle man satsa på en revolutionär förändring.

Därför startades utvecklingen av framtidsprocessorn iAPX432 direkt efter 8080, redan i mitten av sjuttiotalet. Det handlade om en revolutionerande 32-bitsprocessor med multiprocessorarkitektur (bland annat separata dataprocessorer, I/O-processorer och flyttalsprocessorer) och en maskinkod som liknade högnivåspråkets. Programmeringen skulle ske i ADA och det hela togs fram som ett komplett koncept inklusive operativsystem.

iAPX432 skulle i ett slag revolutionera mikroprocessorvärlden, men för säkerhets skull gjorde Intel också ett sidoprojekt, 8086, för de stackare som inte omedelbart såg ljuset. 8086 var också tänkt att användas för enklare I/O-uppgifter i 432-baserade system.

Det storstilade iAPX432-projektet blev som vi alla vet ett gloriöst misslyckande och ledningen för Intel lärde sig den hårda vägen hur svårt det är att göra revolution. Det skulle faktiskt inte förvåna mig om misslyckandet var en viktig förutsättning för företagets senare framgångar. De senaste trettio åren har Intel överlevt en lång rad marknadsförändringar, där konkurrenterna fortsatt ”rakt in i väggen”.

ASIC och kiselkompilering
Intel gjorde ett par magplask till, inte minst satsningen på magnetiska bubbelminnen, men i stort sett lärde man sig av misstagen. Vinsterna ökade och Intel växte om alla konkurrenter.

För egen del gick jag vidare från Intel-processorer till ASIC. Jag kom till och med en period att propagera för direktskrivning med elektronstråle (ES2). Men det hade jag inte mycket för.

Den stora ”kommande” tekniken var i stället kiselkompilering. Det innebar att man beskrev konstruktioner i hyfsat hög abstraktionsnivå och sedan ”kompilerade” ner dem direkt ner till kiselstrukturer. Det fungerade ganska bra och resultatet blev elegant. Jag har fortfarande både chip och chipfoton gjorda med kiselkompilering och de är mycket vackra att titta på.

Men halvledarchip är inte i första hand avsedda att titta på. Om man med hjälp av logikoptimering optimerar en konstruktion på grindnivå blir resultatet ganska fult, men betydligt kompaktare. Lägger man dessutom till ett syntesverktyg från RTL-nivå (i Verilog eller VHDL) går det att konstruera på hyfsat hög nivå, optimera på grindnivå och implementera hos den kiselsmedja som för tillfället hade bäst pris. Ni kan säkert gissa vilken teknik som vann.

Pengarna avgör
Under de senaste årtiondena har vi sett en lång rad framtidsteknologier som skulle ta över marknaden. SoS, SiGe, GaAs, GaNi, kiselkarbid – det finns hur många som helst. Varje gång har det funnits förespråkare som pekat på de nya teknologiernas elegans och förutspått döden för den gamla CMOS-tekniken.

Och varje gång har CMOS-tekniken visat sig tillräckligt bra för huvuddelen av uppgifterna och de nya teknologierna har hänvisats till de smala nischer där de kunnat konkurrera. Idag ser vi teknologier som kiselkarbid och galliumnitrid visa framfötterna, men bara för att fordonsmarknaden och industrimarknaden gjort deras nischer större. Ingen går över till en dyrare teknik bara för att resultatet blir ”vackrare”. Om produktionspriset blir mycket lägre är det värt att lägga ner en hel del extra konstruktionsarbete.

Det mesta handlar alltså om pengar. Så länge nationer och politiker håller sig utanför elektronikindustrin kommer den grundregeln att fortsätta att vara sann.

Jämförelsen fungerar
Att jämföra elektronikutvecklingen med politik och ekonomi kan kanske verka lite förmätet, men jag tycker att det fungerar förvånansvärt bra. Ibland går i och för sig utvecklingen åt ett oväntat och ologiskt håll, men då beror det oftast på att en grupp politiker beslutat sig för att deras funderingar bör upphöjas till sanning. En ordentlig dos med skattepengar kan förändra verkligheten, åtminstone för en tid.

I veckan såg vi till exempel hur den nya forskningspropositionen skjuter till några hundra miljoner (eller några miljarder, beroende på hur man räknar), men samtidigt öronmärker stora delar av forskningsbudgeten till sådant som rör klimat, hållbara transportsystem och hur vi skall bygga robusta och täta städer.

Det innebär i praktiken att väldigt mycket av forskningen kommer att styras åt det håll som dagens miljöpolitiker vill. Alltså ungefär som om den svenska elektronikindustrin på åttiotalet fått direktiv att bara satsa på kisel på safir och elektronstrålelitografi.

Många med mig skulle nog hellre vilja se en ordentlig satsning på teknik för autonoma bilar och industriteknik, men så blir det knappast.

Dubbla motorer
Och när jag ändå talar om bilar. Vad finns det för erfarenheter från elektronikindustrin som kan föras över till elbilarna?

Låt oss för enkelhetens skull anta att eldrift blir vanligare i framtiden. Det är inte orimligt, åtminstone inte för korta avstånd och i stadstrafik. En elbil som klarar sådär tio mils körsträcka blir inte signifikant tyngre än motsvarande bensin- eller dieselbil.

Tio mil räcker ganska bra för resor till arbetet, till affären och till dagis. För många ryms säkert minst sjuttio procent av resorna inom den begränsningen. Men de flesta vill nog ändå kunna köra längre sträckor då och då.

Ett beprövat sätt är att lägga till en bensinmotor eller dieselmotor. Ur miljösynpunkt är det en alldeles utmärkt lösning och ”kostnaden” i form av extravikt hamnar mellan 100 och 150 kg. Bränsle för 60 mil väger ca 25 kg.

Alternativet är att stoppa in ett mycket större batteri. För att klara 60 mil extra i motorvägsfart krävs mellan 120 och 140 kWh och ett batteri med en kapacitet på 130-150 kWh. Med lätta batterier av Tesla-typ innebär det ett batteripaket som väger 800 – 1 000 kg. Med nödvändiga förstärkningar blir extravikten från ett ton och en bra bit uppåt.

Den som accepterar att ”tanka” minst en gång på vägen mellan Stockholm och Göteborg kanske klarar sig med kapaciteten hos dagens Tesla (85 kWh). Den har en batterivikt på ”bara” 540 kg för en körsträcka på ca 32 mil enligt EPA (2,4 kWh/mil). Jag räknar med att 90 procent av kapaciteten används.

Det är inte svårt att ”räkna hem” hybridbilen i den här jämförelsen. Ändå argumenterar många i termer av ”elegantare teknisk lösning” och ”historisk nödvändighet”. Tanken är att hybridbilen utgör ett steg på vägen och att den rena elbilen är den naturliga slutprodukten.

Men med elektronikindustrins utveckling i ryggen är det lätt att vända på argumenten. Elbilen är helt enkelt ganska kass för långresor (plus att den kräver massor av ny infrastruktur). Hybridbilen är en mera CMOS-lik produkt som löser de befintliga problemen på ett ekonomiskt och effektivt sätt. Sedan får teknikpuristerna tycka vad de vill.

Aktivister lyssnar inte
En äkta aktivist bryr sig förstås inte om sådana här futtiga argument. Om bilen har problem är lösningen att avskaffa bilismen. Om det finns problem med kärnkraften är det enda rimliga att lägga ner alltsammans. Och om det finns problem i marknadsekonomin är det bäst att rasera allt och börja om från början. Små futtiga förbättringar får alltid stå tillbaka för stora revolutionära förändringar.

Det jobbiga är att de små, futtiga förbättringarna ofta ger bra resultat, medan de stora revolutionära förändringarna för det mesta gör situationen värre än tidigare. Här krävs ett stort mått av alternativt tänkande (kan översättas med dumhet), men det är tyvärr ingen bristvara.

Här tänkte jag lägga till några rader om Castro och Kuba, men det får bli nästa gång. Och jag tänker inte krypa upp på vinden och leta efter mina gamla affischer på Fidel Castro och Che Guevara. Det får vara nog med pinsamheter.

Åtminstone tills på torsdag.

11 Responses to “Så lätt det är att lura sig själv”

  1. Bra!
    Spännande….

  2. Alltid lika trevligt att läsa dina krönikor, Själv hoppas jag på att batteritekniken utvecklas så att de extrema batterier med 5-10 ggr energiinnehåll som finns på några lab blir produktionsvänliga och billiga, då blir elbilen ett alternativ. Å andra sidan kanske detta skulle innebära att man kör omkring med en bomb under bilen. Vi får väl se vad framtiden har i sitt sköte. Med vänlig hälsning/Lasse L

  3. Visst minns jag iAPX432! Och visst ryckte det i tekniktarmen (eller någon annan stump). Men för en person med begränsade resurser var 8048 och 8051 fullkomligt OK. Att ta stora lån för att kunna imponera med utvecklingssystem som knappt lämnat labbet hos intel föll mig lyckligtvis inte in.

    Men nu är vi i alla fall där, i 32-bitars multiprocessorvärlden. För inga pengar alls kör vi en smart åttaprocessors 32-bitars krets med låg strömförbrukning. Och, i likhet med Arild och Vegands riskprojekt är den utvecklad med ett minimum av resurser. En man, för att vara exakt.

    Julgåta: Vad snackar vi om?

    Julfunderingar: Kommer nästa steg att vara 32 processorer och 128 bitar? Till ännu lägre kostnad? Och, kommer den att bli ännu mera fnyst åt? Eller blir det helt nya grepp? En sak är jag iaf ganska säker på att jag slipper uppleva – flödistorer i fuzzylogik. Eller kanske är det det vi får se? Vi får se…

  4. En Hybrid som har ett generatorpaket baserat på diesel och är extremoptimerat att bara gå på ett varvtal och/eller leverera värme till kupén vore utmärkt. Och 100km på batteriet skulle göra att för 19 av 20 resor så skulle aldrig dieseln startas för mig. Om sedan värme/kylpaketet baserades på luft/luft värmepumpsteknoologi så skulle det också bli energieffektivt.

  5. Som vanligt en mycket läsvärd krönika. Men på en punkt håller jag inte med. CMOS är faktiskt ytterst elegant. Genom att utnyttja både n- och p-transistorer får man symmetri, mycket väldefinierade logiska nivåer och effektförbrukning endast vid aktivitet. Dessutom är kiseltekniken mycket elegant; kombinationen kisel och kiseldioxid är absolut oslagbar, och tekniken baseras på jordskorpans tre vanligaste grundämnen, kisel, syre och aluminium. Skälet till att Europa istället forskat på GaAs och andra III-V-material är att fysikerna tyckte det var roligare. Och fysikerna tenderar styra forskningen. Idag letar de europeiska fysikerna desperat efter någon vettig användning av grafen (en något förädlad form av grafit), medan USA och fjärran östern fortsätter att exploatera CMOS-tekniken i allt större volymer.

  6. Tack skall du ha Christer för att du tar den eleganta CMOS-tekniken i försvar. Det var inte alls min mening att peka ut CMOS som en ”ful” teknik, även om det kunde låta så.

    Det jag egentligen menar är att konstruktörerna med lite halvfula tricks lyckas att tänja prestanda långt utanför de ”egentliga” gränserna. Ganska fantastiskt egentligen.

    Leve CMOS!

    APX432 tillverkades förresten i NMOS. Det blev en tvåchipslösning för att få med allt och det innebar en sista spik i kistan.

    /göte

  7. Trevlig krönika som alltid! Kloka och inspirerande. Angående elbilar väntar jag på ett komplement till den rena elbilen med 100 km:s räckvidd. Nämligen ett påhängs generator set med en bensin/diesel motor på 10kW och 25 liters tank att hänga på bilen vid längre resor.
    Gen set ska då gå kontinuerligt så länge som batteriet inte är fulladdat.

  8. Hej Hans
    Påhängsgeneratorn brukar dyka upp i diskussionerna lite då och då, men den har sina problem. Framför allt blir en parallellhybrid med direktdrift väldigt mycket effektivare än den här typen av seriehybrid vid vanlig landsvägskörning. Att ta omvägen via generator och elmotor i stället för att gå direkt till drivhjulen är dyrt. Vi talar ju om samma typ av jämn belastning i bägge fallen.

    Ett annat problem är att man tappar möjligheten att använda spillvärmen från förbränningsmotorn till att värma kupén.

    Och så förstås det som de flesta långkörare skulle tycka allra sämst om. Man får bara köra 80 km/h med släp.

    Så jag tror nog mera på den lilla inbyggda dieselmotorn för serie/parallelldrift. Gärna kapad till bara två cylindrar.
    /göte

  9. Evolution is better than revolution.

  10. Hej Göte,
    Förstår dina synpunkter. Om situationen är sådan att man endast 3-4 gånger/år behöver en ”räckviddsförlängare” då kan man stå ut med sämre verkningsgrad genom att ta omvägen via generator/batteri/elmotor. Dessutom slipper man att alltid ha med sig den extra vikten som en dieselmotor etc utgör. Angående max 80 km/tim för släp så borde det gå att kringgå med ett fast påhäng ev. med ett stödhjul.
    Annars är parallellhybrid med direktkoppling utan växellåda säkert bästa alternativet, som du påpekar, om man ofta behöver extra räckvidd.
    /Hans.

  11. Intressanta reflexioner över i432 för en som med vidöppen mun satt med i presentationerna av denna arkitektur då det begav sig. Skäms dock inte över att Du gjorde en bedömning av framtiden baserat på vad Du visste om nuet – det gjorde vi nog lite till mans…
    För övrigt är jag helt och hållet inne på (ladd)hybridfordonet. En väl avvägd (ful) kompromiss mellan så rent som möjligt och skitigt. Kanske rentav ”lagom” svenskt med eller utan släpvagn?
    By the way, uppsatsen verkar historiskt intressant…