Mnohé vynálezy v oblasti IT sú také zlomové, že ich existencia spôsobí rýchlu zmenu trhu a ich tvorcom je prisúdená nehynúca sláva a uznanie. Nie však vždy. Do histórie sa zapísal aj príbeh o tom, ako sa jedna z najdôležitejších technológií súčasnosti zrodila napriek zákazu v hlave jediného vynálezcu, ktorého odmenou sa stalo poníženie, kritika a zatajenie jeho úspechov na mnohé roky.

Nech už dnes používate akýkoľvek počítač, kontaktu s NAND flash sa prakticky nevyhnete. Táto technológia plní rolu dátového úložiska vo všetkých dnešných smartfónoch a tabletoch, v každej pamäťovej karte, v každom USB kľúči a takisto dnes už skoro v každom notebooku a desktope. Ak aj v posledných dvoch menovaných zariadeniach SSD stále nemáte, nejaký malý čip flash pamäte je aj tak osadený na ich základnej doske či inom hardvéri, kde je na ňom BIOS či iný druh firmvéru. To isté platí aj pre TV, herné konzoly a nekonečný zástup inej elektroniky.

Súčasná podoba SSD diskov od Toshiby

Vznik a presadenie flash pamätí, či už v súčasnosti dominantnej podobe NAND, alebo v menej častej koncepcii NOR, sa však zapísal do histórie čudesným príbehom. Technológia, ktorá uzrela svetlo sveta v laboratóriách japonskej firmy Toshiba, sa totiž nezrodila ako dôležitý a veľmi dobre financovaný projekt vývojového oddelenia, ale ako súkromná aktivita jedného z jej výskumníkov, ktorý sa rozhodol vytvoriť v laboratóriu niečo celkom nové, a to aj napriek zákazu svojho zamestnávateľa.

Po jeho úspechu pri tom nenasledovala pochvala a uznanie, ale naopak kritika, zákazy a dokonca aj popretie jeho diela. Dodnes ide o raritný a možno aj jediný prípad vyspelej technológie, pri ktorej veľká IT firma stojaca za jej vznikom poprela svoju účasť a dlhé roky sa vyjadrovala, že túto technológiu musela vyvinúť nejaká iná spoločnosť.

Ten šikovný mladík z vývoja

Za originálnym návrhom oboch druhov flash pamäte (NOR a NAND) stojí jediný muž – Fujio Masuoka, rodák z mesta Takasaki, ležiaceho v samom geografickom centre Japonska. Masuoka nastúpil do Toshiby ako vývojár v roku 1971, pričom šlo o jeho vôbec prvé zamestnanie, do ktorého sa dostal ihneď po získaní doktorátu na Tohockej technickej univerzite.

Masuoka bol od detstva výborným študentom, ktorý vynikal najmä v matematike. Už počas základnej školy zvládal matematické úlohy určené pre vyššie ročníky a na začiatku stredoškolského štúdia úspešne zvládol matematické testy pre uchádzačov o štúdium na vysokej škole. Počas svojho následného inžinierskeho a doktorandského štúdia sa venoval v tej dobe horúcej oblasti integrovaných obvodov s bipolárnymi tranzistormi, kde svoje matematické nadanie úspešne využíval. V tom čase totiž ešte neexistoval softvér na simuláciu obvodov a všetko bolo nutné počítať svojpomocne.

Masuoka počas štúdia na Tohockej technickej univerzite (vpravo)

Masuoku pomerne rýchlo uchvátil vývoj pamäťových technológií a keď sa v apríli roku 1971 stal novým prírastkom výskumného a vývojového laboratória Toshiby, nemohol sa dočkať výskumu práve v tejto oblasti. Optimizmus bol na mieste, pretože firma patrila na trhu polovodičových pamätí k svetovým lídrom. Rýchlo však zistil, že to nebude také jednoduché.

U Toshiby bolo v tej dobe zvykom, že každý nový zamestnanec musí dva mesiace pracovať ako predavač v jej obchodoch a ďalšie dva mesiace ako operátor jednej z jej výrobných liniek. Masuokovi tak nezostalo nič iné, než sa podvoliť a ku skutočnému výskumu sa tak dostal až po štyroch mesiacoch.

Z hľadiska trhu však šlo o veľmi zaujímavé obdobie. V roku 1971 polovodičový gigant Intel, ktorého hlavným biznisom boli v tej dobe operačné pamäte (procesory sa stali jeho hlavným biznisom až v 80. rokoch), uviedol na trh nový druh ultrafialovým svetlom vymazávaných EPROM pamätí, s kapacitou 2 kilobity. Japonskí výrobcovia museli na ne rýchlo reagovať, pričom Masuoka sa rýchlo ocitol v centre vývoja alternatívnych riešení Toshiby.

Tohocká univerzita (1965)

V tej dobre bolo zvykom, že japonskí výrobcovia polovodičov pomerne rýchlo zduplikovali americké riešenie a následne s ním úspešne bojovali na trhu. Masuoka si však uvedomil, že riešenie Intelu má z hľadiska spoľahlivosti slabinu, pretože z plávajúcich hradiel tranzistorov mohol nepozorovane uniknúť elektrický náboj a dáta sa tak mohli poškodiť.

Ešte počas štúdia na univerzite ho zaujal jeden z patentov Bellových laboratórií, kde sa pre pamäte používalo okrem plávajúceho hradla aj riadiace hradlo, ktoré takýto únik náboja mohlo detegovať. V septembri 1971 tak počas prvého mesiaca svojej práce vo výskumnom oddelení Toshiby navrhol svoje vlastné riešenie, ktoré bolo vylepšením základného postupu Bellových laboratórií a ponúkol ho vedúcemu vývoja Yoshiyuki Takeishimu. Ten okamžite jeho výhody rozpoznal a zapojil ho do celého procesu.

Prvý Masuokov patent na pamäť s plávajúcim hradlom

Šlo o prvý patent, ktorý Masuoka v Toshibe vyprodukoval, pričom úspech bol natoľko veľký, že sa z výskumného oddelenia presunul do vývoja, kde sa štyri nasledujúce roky podieľal na dokončení a skomercionalizovaní sériovej výroby dvojkilobitovej EPROM. Po dokončení všetkých prác sa v roku 1975 vrátil nazad do výskumného oddelenia, kde bol začlenený do procesu vylepšovania operačných pamätí DRAM.

Muž, ktorý robil to, čo nemal

V priebehu 70. rokov minulého storočia bolo rozdelenie rôznych typov pamätí a úložísk pomerne jednoznačné. Na jednej strane stáli polovodičové DRAM, používané ako operačné pamäte a na druhej strane trvanlivé dátové úložiská v podobe magnetických pevných diskov. V prípade DRAM ide z hľadiska konštrukcie o veľmi jednoduché riešenie, kde každú pamäťovú bunku tvorí jeden MOSFET tranzistor, fungujúci ako kondenzátor. To, či sa elektrický náboj uchováva alebo neuchováva, stanovuje hodnotu 0 alebo 1.

Výskumné a vývojové centrum spoločnosti Toshiba v meste Kawasaki

Problémom je, že MOSFET sa behom krátkej chvíľky samovoľne vybije a dáta v DRAM tak treba neprestajne obnovovať znovunabitím MOSFET-ov každých niekoľko milisekúnd. Z tohto dôvodu sa tieto pamäte označujú ako volatilné, pretože na svoju prevádzku potrebujú neustále napájanie. Ak napájané nie sú, dáta sa stratia. DRAM je dodnes dominantnou technológiou operačných pamätí, pričom v súčasnosti používame štvrtú generáciu jej synchrónnej verzie s dvojitým pumpovaním, skrátene DDR4 SDRAM.

Mechanický disk je pravdaže značne pomalší ako DRAM, ale dáta udrží trvalo, bez ohľadu na napájanie (aj preto sa označuje ako nevolatilná pamäť). Polovodičovým ekvivalentom nevolatilnej pamäte bol v tom čase práve EPROM. Ten na rozdiel od DRAM používal komplexnejšie tranzistory s plávajúcim hradlom, ktoré elektrický náboj dokázali udržať natrvalo aj bez napájania. Čítanie z týchto pamätí bolo síce rýchle, ale problémom bol zápis, ktorý bol veľmi pomalý.

EPROM zo začiatku 70. rokov používal na vymazávanie ultrafialové svetlo, umožňujúce prepis 2-Kbitovej pamäte zhruba za 15 minút. Z tohto dôvodu sa preto EPROM používal predovšetkým na uloženie firmvéru, ktorý niesol čip na konkrétnom hardvéri, pretože ten bolo treba hlavne čítať a len zriedkakedy prepisovať (napr. jeden alebo dvakrát počas života zariadenia). Na nesenie väčšieho množstva používateľských dát tak bola táto pamäť celkom nevhodná.

EPROM s okienkom pre ožiarenie ultrafialovým svetlom

Masuoka sníval o tom, že jedného dňa bude možné vytvoriť nevolatilnú polovodičovú pamäť, ktorá by pevným diskom aspoň sčasti konkurovala. Situácia sa stala nádejnejšou koncom 70. rokov, keď Intel a ďalšie americké firmy vyvinuli prvé elektricky zmazateľné EPROM, označované ako EEPROM. Potreba ultrafialového svetla a dlhých čakaní bola preč a čas na vymazanie a prepis pamäte sa skrátili len na niekoľko desiatok milisekúnd.

Problémom bolo, že používaná konštrukcia a schéma zapojenia tranzistorov bola pomerne komplexná a nedávala príliš dobré vyhliadky z hľadiska zvyšovania výkonu ani kapacity. Zdalo sa, že EEPROM, podobne ako EPROM navždy zostane miestom pre drobné programové kódy, integrované do hardvéru.

Pre Masuoku však šlo o zaujímavú výzvu a bol presvedčený, že rýchle čítanie, mazanie a zápis je potenciálne možné dosiahnuť aj s jednoduchou a priestorovo nenáročnou konštrukciou. Aj keď na konci 70. rokov pracoval ako jeden z kľúčových vývojárov Toshiby pre vývoj DRAM (čo bol hlavný zdroj príjmov tejto spoločnosti), po nociach a víkendoch začal potajme s hľadaním riešenia rýchlej nevolatilnej polovodičovej pamäte.

Jeden z prvých počítačov, ktoré NOR flash používali v podobe pamäťových kariet, bol Psion MC600 v roku 1989

Uvedomil si pri tom, že tranzistory môže výrazne zjednodušiť tým, že upustí od overenej schémy, pri ktorej je každý tranzistor s plávajúcim a riadiacim hradlom napojený na vlastné elektródy. Ak totiž tranzistorom ponechá len plávajúce a riadiace hradlo a následne vytvorí blokovú schému, pri ktorej sa dvojica tranzistorov podelí o spoločné elektródy, umožní to pokles výrobnej ceny, značné zhustenie konštrukcie a väčšiu kapacitu.

To však nebolo všetko. Pri návrhu tohto efektívnejšieho riešenia si zároveň uvedomil, že je tak možné dosiahnuť aj rýchlejšiu operáciu a to nie desaťkrát či stokrát, ale rovno tisíckrát. Operácie mazania a zápisu tak mohli byť zrýchlené z desiatok milisekúnd na jednotky mikrosekúnd.

Nová schéma tranzistorov a ich zapojenia dostala reálne obrysy po prvýkrát v roku 1980, keď Masuoka návrh dokončil a pripravil sa na podanie patentu. Keďže usporiadanie tranzistorov a ich ovládanie v základe pripomínalo CMOS NOR hradlá v rámci obvodov Tranzistor-tranzistorovej logiky (TTL), potenciálny názov technológie bol NOR EEPROM (i keď pamäť ako taká žiadne reálne NOR hradlá neobsahovala). O mene sa však napokon rozhodlo celkom inak.

Fujio Masuoka

Masuoka svoj návrh nadšene ukázal svojmu kolegovi, Shōji Ariizumimu, ktorý bol projektom celkom uchvátený. Potenciálnu rýchlosť zápisu a vymazávania dát v novej pamäti označil za bleskovú a prirovnal ju ku kratučkému okamihu, pri ktorom zasvieti blesk fotoaparátu.

Masuokovi sa výraz blesk zapáčil, pretože vedel, že pamäť tohto typu by sa dala používať aj vo fotoaparátoch, kde by mohla nahradiť valček s celuloidovým filmom. Vo výsledku by tak mohlo ísť o podobnú prelomovú udalosť, akou bolo pridanie blesku v počiatkoch fotografie. Japončina používa pre blesk anglický výraz flash (i keď znie zruba ako furašu, keďže japončina nemá zvuk zodpovedajúci písmenu L) a Masuoka sa preto rozhodol, že práve toto meno pamäť dostane.

NOR blesk z jasného neba, ktorý ohúril amerických gigantov

Masuoka svoj nový koncept flash pamäte prihlásil na japonskom patentovom úrade, tak ako bolo pri nových výskumných projektoch zvykom a na konci januára 1981 mu bol patent po schvaľovacom a kontrolnom procese aj úspešne udelený. Projekt následne prezentoval svojim nariadeným, pričom sa domnieval, že Toshiba bude novým konceptom nadšená a okamžite sa vrhne do jeho realizácie v rámci vývojového oddelenia. Realita však bola iná.

Toshibu nový koncept príliš nezaujal a k výrobe prototypu nedošlo. Prioritu mal v tej dobe vývoj 1 Mbitovej DRAM, ktorá bola pre trhový podiel v nasledujúcich rokoch celkom kľúčovým produktom a keďže Masuoka bol v tom čase hlavou jej dizajnového tímu, chtiac-nechtiac tak od svojho projektu flash pamäte musel upustiť. Vývoj DRAM následne pokračoval dobre a aj vďaka Masuokovi sa v nasledujúcich dvoch rokoch úspešne dokončil, čo mu prinieslo značné uznanie v rámci firmy a takisto povýšenie.

Úvod Masuokovho patentu na NOR flash z roku 1984

Masuoka však svoju vášeň pre polovodičové nevolatilné pamäte nestratil a jeho nová seniorská pozícia mu otvorila lákavé dvere. Aj keď nemal povolenie od nadriadených, jeho nová pozícia mu stačila na to, aby zašiel do fabriky a bez zbytočných otázok prikázal inžinierom, aby mu prototyp flash pamäte vyrobili s pomocou litografických strojov.

V rovnakom roku prihlásil svoju flash pamäť aj na americkom patentovom úrade a svoj projekt prezentoval na Medzinárodnom mítingu vývojárov elektroniky v kalifornskom San Jose (IEDM). Reakcia vývojárov z iných významných firiem bola celkom iná, než s akou sa Masuoka stretol v Toshibe. Nový koncept spôsobil značný rozruch a vývojárom rýchlo došlo, akou veľkou vecou sa v nasledujúcich rokoch môže stať.

Na veľké prekvapenie vysokého manažmentu Toshiby si po konferencii niekoľko významných amerických firiem, vrátane rôznych automobiliek, vyžiadalo testovacie vzorky flash pamäte pre zhodnotenie vlastností. Toshiba v tom čase Masuokovu pamäť považovala za otravný a nevýznamný „čierny“ projekt neposlušného zamestnanca, ktorý ho tvrdohlavo pretlačil bez schválenia a ktorý mal skončiť niekde na dne zásuvky a nie u zákazníkov.

Asi najväčší šok prišiel vo februári 1985, keď si vzorku 2 kilobitovej NOR flash vyžiadal Intel. V priebehu 80. rokov Intel dominoval v oblastiach integrovaných obvodov, procesorov a pamätí a v rámci výroby polovodičov bol v tom čase považovaný „za Boha“. Čo robil Intel, to chcel robiť každý jeho konkurent a stačilo len malé šuchnutie z jeho strany a všetci rýchlo jeho smer vývoja nasledovali, aby nezostali pozadu.

Prvým komerčne uvedeným NOR flash čipom bol v roku 1988 Intel 28F256 s kapacitou 256 Kilobitov (32 KB)

Ukázalo sa, že Intel krátko po konferencii v roku 1984, kde Masuoka flash pamäť predstavil, vyčlenil pre obdobný projekt viac ako 300 inžinierov, ktorí sa okamžite pustili do jej vývoja. To bolo v obrovskom kontraste s Toshibou, ktorá po prvotných požiadavkách firiem pridelila Masuokovi päť inžinierov, ktorí mu pomáhali vo voľnom čase v momente ako dokončili svoju štandardnú prácu.

Požiadavka od Intelu a odhalenie jeho masívneho vývoja znamenala obrat o 180°. Toshiba okamžite zaradila flash pamäť medzi oficiálne vývojové projekty a behom nasledujúceho roku (1986) vychrlila prvé vzorky pre automobilku Ford (pre kontrolný softvér motora) a takisto pre Intel.

Koncept a prototyp je však jedna vec a sériová výroba druhá. Flash mal v tom čase ďaleko k dokonalosti. Výroba bola problematická a neefektívna a vývojová sila Intelu sa začala rýchlo prejavovať. S jeho rozsiahlym tímom vývojárov nikto nemohol súperiť a na konci 80. rokov sa tak Intel stal dominantným výrobcom NOR flash, s viac ako 85 % trhovým podielom. Z jeho pohľadu šlo o vysnený typ EEPROM, na ktorý čakalo obrovské množstvo jeho zákazníkov.

Historicky prvé SSD, nazvané FLASHDISK, vytvorila v roku 1990 relatívne neznáma americká spoločnosť DIGIPRO, osadením veľkého zástupu NOR flash čipov Intelu do formátu, pripomínajúceho dnešné výkonné desktopové grafické karty. SSD dosahovalo prístupové doby na úrovni 240 nanosekúnd a prenosová rýchlosť čítania bola 2 MB/s. Predávalo sa v kapacitách 2 MB (1500 dolárov), 4 MB (2700 dolárov) a 8 MB (4900 dolárov).

Ako sme už uviedli, v priebehu 70. rokov bol Intel dominantným výrobcom EPROM, ktorých mazanie trvalo 15 minút, pričom pri tomto procese musel technik čip zo zariadenia vždy vybrať a svietiť naň danú dobu ultrafialovým svetlom. Keď na prelome 70. a 80. rokov prišli na trh elektrické EPROM (EEPROM), ktoré tento proces učinili minulosťou, zákazníci boli nadšení. Problémom bolo, že EEPROM bol kvôli svojej komplexnej konštrukcii tranzistorov dvakrát taký veľký a jeho cena bola desaťnásobne väčšia. Zákazníci požadovali EEPROM v cene a veľkosti jeho ultrafialového predchodcu a Masuokov vynález bol ako dar z neba. Jeho konštrukcia to totiž plne umožňovala.

Podiel Intelu na vývoji bol obrovský a v tejto fáze sa len jemu podarilo vyriešiť mnoho kľúčových problémov prvej NOR flash. Pri prvom komerčne úspešnom produkte v roku 1988, ktorý mal kapacitu 256 kilobitov, Intel rozlúskol nielen efektívnu výrobu, ale hlavne problematické riadenie a spoľahlivosť zmazávania a zápisu.

Jeho hlavnou inováciou bolo vytvorenie nového príkazového portu, ktorý umožnil flash pamäti priamo komunikovať s mikroprocesorom počítača a ten jej prepis a zmazávania následne riadil. Aj napriek tomu všetkému šlo o zaujímavú výmenu. Zatiaľ čo o dekádu predtým bolo v prípade pamäťových technológií zvykom, že americké vynálezy prebrala japonská konkurencia a vďaka veľkým investíciám do vývoja získala významné postavenie na trhu (čo bol prípad DRAM, pričom Toshiba ako prvá uviedla na trh 1 Mbit čipy), v prípade NOR flash sa to isté stalo v opačnom garde.

Mobilné telefóny z polovice 90. rokov

Na začiatku 90. rokov záujem o NOR flash raketovo rástol, pričom hlavným použitím bola firmvérová funkcia v rámci elektroniky rôzneho druhu (objavilo sa však aj prvé SSD, ktoré môžete vidieť na obrázku vyššie). Medzi prvých veľkých používateľov NOR flash čipov patrila Motorola, ktorá s flash pamäťou počítala prakticky vo všetkých svojich produktoch, od policajných vysielačiek až po prvé mobilné telefóny.

Práve telefóny sa pritom už chystali na poriadnu explóziu predajov. Intel stále pokrýval výrobou takmer celý záujem trhu, pričom v roku 1992 zahltil kapacitu svojich výrobných závodov už natoľko, že sa Motorola a Nokia začali dožadovať, aby uvoľnil jednu zo svojich fabrík na výrobu procesorov a zvýšil výrobu 1 MB NOR flash (z čoho dočasne profitovali iní menší výrobcovia flash pamätí v podobe AMD, Fujitsu, Sharp a Mitsubishi).

Počas celých 90. rokov pritom vďaka pokrokom vo výrobe a zmenšovaní rozmeru výrobného procesu rapídne klesala cena. Kým pri prvom komerčnom produkte v roku 1988 šlo o 1000 dolárov na MB, v roku 2004, keď sa NOR blížil k svojmu produkčnému vrcholu, šlo už o 10 centov za MB. To je 10 000 násobná cenová redukcia behom necelých dvoch dekád. To všetko masívne prispelo k obrovskému rastu predajov mobilných telefónov na prelome storočí.

NAND flash a nápad za pár dolárov, ktorý nikoho nezaujal

Malý tím vývojárov, ktorý Masuokovi Toshiba vyčlenila v priebehu 80. rokov tempu Intelu nemohol stačiť. Keď si Toshiba uvedomila, že súboj s Intelom na tomto poli bol stratený, ešte viac zvýšila svoju snahu v rámci vývoja DRAM a od flashu kvôli problematickej výrobe dala ruky preč. Masuoka však na flash nezanevrel. Uvedomoval si, že aj napriek tomu, že má NOR koncepcia veľké výhody a jej kapacita bude časom rásť, hustota prvkov sa nikdy nezlepší natoľko, aby mohla byť vážnym konkurentom pre pevné disky.

NAND flash v útrobách SSD

Popri práci na DRAM tak v priebehu roku 1986 začal svoje myšlienky opäť venovať flashu a snažil sa nájsť ešte výhodnejšie riešenie. V priebehu nasledujúcich mesiacov prišiel na to, že by potenciálne mohli byť tranzistory kombinované namiesto párov do veľkých blokov po 32 kusoch, pričom ak by každý z nich dokázal len meniť svoju hodnotu na 0, šlo by o obrovské zjednodušenie celého konceptu, ktoré by výrazne ušetrilo na priestore.

Komplikáciou pravdaže bolo, že blok tranzistorov sa musel na hodnotu 1 nastavovať jedným spoločným signálom. Ak pamäť potrebovala v 32 tranzistorovom bloku nastaviť hodnotu niektorého z nich na 0, všetko bolo v poriadku. Každý tranzistor to dokázal samostatne. Ak ale hoc aj jeden tranzistor bolo nutné nastaviť na 1, znamenalo to, že radič ovládajúci pamäť musel celý blok 32 tranzistorov prečítať, zapamätať si ich hodnoty, resetovať jedným signálom všetky na jednotku a podľa záznamu nastaviť niektoré z nich samostatne na 0.

Šlo o komplexný proces, ale Masuoka si uvedomil, že v rámci rýchlosti, akú by flash pamäť dosahovala, by nešlo o problém a benefity vo zvýšení kapacity a znížení ceny by boli obrovské. Keďže schéma z hľadiska tranzistorovej logiky už nepripomínala vzdialene NOR schému, ale NAND, šlo o vhodné rozlíšenie označenia.

Čip NAND flash v smartfóne Apple iPhone

Masuoka zadal patent na NAND flash na japonskom patentovom úrade na začiatku roku 1987. Keďže nechcel, aby projekt dopadol podobne ako predchodca v podobe NOR, kde Toshibu vo vývoji a v uvedení na trh predbehla iná spoločnosť, okamžite zašiel za kolegom a vývojárom Masaki Momodomim konzultovať ďalší postup.

Momodomi bol z návrhu nadšený a bol natoľko láskavý, že vykonal základné fyzikálne merania vlastnostní NAND flash konceptu, pričom s potešením zistil, že by mala fungovať tak, ako Masuoka zamýšľal. Spoločne následne podali prihlášku na vývojársku konferenciu IEDM, kde svoj úspech plánovali prezentovať svetu.

Masuoka každopádne nechcel strácať čas a spoločne s Momodomim navrhol dizajn na vytvorenie prototypu 4-Mbitového čipu (512 kB) a prezentoval ho svojim nadriadeným. Nebolo to málo. Šlo o 16-krát väčšiu kapacitu, s akou Intel vstupoval na trh o rok neskôr v rámci koncepcie NOR, čo však vďaka NAND konceptu bolo vykonateľné. Ani tentoraz však nepochodil.

Vyšší predstavitelia Toshiby na flash zanevreli a podľa nich bol 4-Mbitový čip príliš ambicióznym projektom, ktorý by spotreboval príliš veľké množstvo financií a vývojárov. Vedúci predstavitelia pritom pochybovali, že by bolo možné dosiahnuť jeho komercializáciu. Masuoka bol zúfalý a obával sa, že jeho práca opäť vyjde navnivoč.

Neprestal však naliehať a nakoniec dostal pozitívnu odpoveď v zmysle, že ak sa mu podarí v produktovom oddelení nájsť niekoho, kto by pre čip našiel využitie a zaplatí zo svojho rozpočtu litografické masky, bude môcť prototyp postaviť. Masuoka teda nelenil a vybral sa vedúcim produktového vývoja počítačov Toshiby, v snahe prezentovať mu NAND flash ako potenciálnu náhradu pevných diskov. Odpoveďou mu však bol len úsmev. Vedúcemu produktového oddelenia prišlo nahradenie pevných diskov polovodičovými pamäťami ako priveľká fantázia a odpovedal mu, že v žiadnom prípade nebude financovať takýto projekt založený na snoch.

Masuoka sa však nevzdal a zašiel do produktového oddelenia fotoaparátov Toshiby, kde vedúcemu vývoja Hiseo Tajirimu prezentoval NAND flash ako potenciálnu náhradu celuloidového filmu. Vysvetlil mu, že ak by fotoaparát obsahoval CCD snímač, fotoaparát by nemusel byť pripojený k veľkému záznamovému zariadeniu, kde by digitálne fotografie prenášal káblom a dátové úložisko by mohol niesť priamo v sebe. Tajirimu sa projekt zapáčil a Masuokovi povedal, že litografické masky pre výrobu čipov bude financovať.

Vývoj čipov a následne fotoaparátu, ktorý ich dokázal používať, bol neľahký. Napokon sa ale v roku 1989 čipy podarilo dokončiť a v roku 1990 sa na trhu objavil vôbec prvý fotoaparát s NAND flash na svete. Obsahoval ich celkom 8, takže celková kapacita fotoaparátu bola 32 Mbitov (4 MB). Vzhľadom na pokrokovosť a novú koncepciu pamäte, ktorá bola vyrobená špeciálne preň, bola jeho cena nemalá – 40 000 dolárov. Nie je preto prekvapením, že jeho predaje boli mizivé. Masuokovi sa však aspoň čiastočne splnil jeho sen. Fotoaparát mal dlhé roky umiestený na svojom pracovnom stole a návštevníkov vždy odfotil a snímok prečítaný z NAND pamäte im následne nadšene ukazoval na CRT monitore.

Toshiba z dôvodu nevalného úspechu fotoaparátu nevidela v NAND flash budúcnosť a jeho ďalší vývoj prakticky zastavila. To vyústilo do nevôle niekoľkých vývojárov, ktorí na fotoaparáte s NAND flash pracovali a rozhodli sa odísť do spoločnosti Fuji Film, kde sa vedúci predstavitelia vyjadrovali k polovodičovým pamätiam pozitívne a videli v nich jasný smer vývoja pre náhradu filmu.

Pre Masuoku pravdaže Fuji Film nebol žiadnou možnosťou, pretože táto firma vyvíjala koncové produkty a nemala žiadne vývojárske oddelenie polovodičov. To však nebolo podstatné. Na konci 80. rokov Masuoka dostal po prezentovaní NAND flash mnoho pracovných ponúk od amerických firiem, ale vždy ich odmietol. Odchod z materskej firmy považoval za niečo nečestné a zbabelé, pričom podobný sentiment nie je v Japonsku ničím nezvyčajným.

Aj napriek tomu, že vývoj NAND flash sa nikam neposúval, firme zostal verný a naďalej sa venoval vývoju DRAM. Pokračoval až do roku 1994, keď Toshibe došla trpezlivosť a ponúkli mu „povýšenie“, s ktorým nesúhlasil. Podľa Toshiby šlo o povýšenie, ktoré si Masuoka po 23 rokoch služby zaslúžil. Masuoka to však tak necítil, pretože znamenalo osamelú kanceláriu, stratu všetkých priamych podriadených vedcov a inžinierov a žiadny priestor na výskum. Z výskumníka a vývojára sa tak mal stať manažér.

Fujio Masuoka počas prednášky na Tohockej univerzite

Toshiba pri tom s povýšením čoraz viac naliehala a Masuoka cítil, že sa firma chce konečne zbaviť človeka, ktorý často nepočúval príkazy nariadených a venoval sa na vlastnú päsť projektom, v ktorých videl budúcnosť. V roku 1994 tak z Toshiby nadobro odišiel a prijal miesto profesora na Tohockej univerzite, kde pred rokmi študoval. Na nej vyučoval odbor polovodičov až do svojho odchodu do dôchodku v roku 2007.

Život a poníženie po veľkom tresku

Dnes 74. ročný Fujio Masuoka sledoval vývoj NAND flash už len z diaľky. Aj keď firma sprvu potenciál NAND flash nevidela, všetko sa zmenilo rok po jeho odchode, keď Toshibu kontaktoval juhokórejský polovodičový drak Samsung a požiadal o spoluprácu pri vývoji 16-Mbitovej verzie čipu. V druhej polovici 90. rokov sa tak NAND flash začínal objavovať v centre záujmu, čo si všimli aj ďalší veľkí vývojári a začal sa závod o trh.

Čipy NAND flash ako dátové úložisko v tablete Apple iPad

Veľký nástup mobilných telefónov na začiatku 21. storočia pritom naštartoval záujem o polovodičové pamäte s vyššou kapacitou a NOR flash už prestal dostačovať. Intel nástup NAND flash na prvý pohľad trochu „zaspal“ a trh nestačil ukradnúť. Pravda bola ale taká, že na začiatku 21. storočia bola výroba NAND flash ešte nákladná a aby ju výrobcovia pretlačili do produktov, začali ju predávať so stratou.

Intel, ktorý ledva stíhal pokrývať požiadavku po dobre zarábajúcich NOR flash, si nemohol dovoliť časť produkcie fabrík vyhradiť pre stratový produkt (vyhradenie časti výroby z vysokoziskového procesorového segmentu takisto neprichádzalo do úvahy) a šance sa dobre chytil Samsung. Zlomom v zisku bol rok 2003, keď sa definitívne preklopili predaje medzi analógovými a digitálnymi fotoaparátmi, pričom spolu s pokračujúcim rastom mobilných telefónov rozkvitol takisto trh s pamäťovými kartami a USB kľúčmi.

Dnes je trh s NAND flash 40-miliardový biznis, pokrývajúci dátovú časť smartfónov, tabletov a mnohej ďalšej elektroniky, vrátane tej fotografickej. Neprestajne pritom rastie raketovým tempom. Lídrom je od počiatku Samsung, ktorému dnes patrí takmer 40 % trhový podiel. Toshiba je dlhodobo druhým najväčším výrobcom NAND flash na svete, v súčasnosti s 20 % podielom a o zvyšok sa delí SanDisk (nedávno odkúpený firmou WD), Micron, SK Hynix a Intel (17 %, 10 %, 10 %, 7 %).

Výrobná fabrika NAND flash Toshiby v meste Jokkaiči

Aj keď Toshiba predáva každý rok svoje NAND flash za 8 miliárd dolárov, pre Masuoku to nič neznamená. V jednom zo svojich rozhovorov uviedol, že jediná odmena, ktorú od Toshiby v tejto súvislosti dostal, bola malá jednorazová prémia v objeme niekoľkých stoviek dolárov. Japonské zákony sú v tejto oblasti pomerne vágne. I keď patentové právo požaduje od firmy, aby zamestnancovi stojacemu za patentom poskytla finančnú odmenu, zákon nijak nešpecifikuje, akú veľkú. Toshiba je dnes aj vďaka NAND flash jediným relevantným japonským výrobcom polovodičov.

Masuoka uvádza, že ho úspech firmy teší a malá odmena mu nevadila. Nikdy sa však nezmieril s tým, ako sa firma na NOR a NAND flash vždy pozerala s dešpektom a nikdy nevyjadrila nad Masuovou prácou uznanie. Všetko to došlo až tak ďaleko, že po jeho odchode začala Toshiba autorstvo flash pamäte popierať.

Na konci 90. rokov, keď flash začal naberať na veľkej popularite, kontaktovalo Toshibu mnoho významných redakcií, v snahe dozvedieť sa viac o príbehu jej vývoja. Toshiba však ústami ľudí z oddelenia pre styky s verejnosťou opakovane oznámila, že flash pamäť nevynašla ona, ale Intel.

Intel tieto vyhlásenia vždy poprel a zakaždým poukázal na Fujio Masuoku a jeho prácu, viditeľnú na vývojárskych konferenciách a jeho patentoch. Masuoka za túto urážku a poníženie v roku 2004 Toshibu zažaloval a v roku 2006 sa dohodol na mimosúdnom vyrovnaní s odškodným 758 000 dolárov. O jeho skutočne zaujímavej histórii sme sa dozvedeli až z niekoľkých rozhovorov, ktoré na prelome tisícročí poskytol.

Toshiba prešla od Masuokovej doby mnohými reformami. V súčasnosti jej vývojári majú slobodu v tom, že 10 % svojho pracovného času môžu venovať projektom podľa svojho záujmu a zvýšila takisto limit za odmeny za patenty až na 80 000 dolárov ročne. Toshiba sa dnes na svojej webovej stránke k vynájdeniu flash pamäte hrdo priznáva a k príležitosti 25. výročia NAND flash vytvorila aj samostatnú webovú prezentáciu. Meno Fujio Masuoku však na nej budete hľadať márne…

Tento článok vyšiel aj v tlačenom aprílovom vydaní TOUCHIT č. 4/2017, preto sa niektoré skutočnosti uvedené v článku, môžu odlišovať oproti aktuálnemu dátumu publikovania.

lab001_nowatlab002_nowatlab003_nowat