Τι συμβαίνει όταν κάποιος αγοράζει μια ηλεκτρονική συσκευή; Το σχηματικό του κυκλώματος (schematic ή circuit) δε δίνεται συνήθως μαζί με το εγχειρίδιο της, όμως ορισμένες φορές μπορεί να βρεθεί με αναζήτηση στο Διαδικτύο ή από τη σελίδα υποστήριξης (σε πολύ σοβαρές εταιρείες), ειδικά αν το μοντέλο είναι παλιότερο.
Ακόμα, είναι σίγουρο πως το σχέδιο του κυκλώματος υπάρχει στην αντιπροσωπεία (service) της συγκεκριμένης εταιρείας, στη χώρα που βρισκόμαστε (αν υφίσταται η αντιπροσωπεία), μαζί με τις οδηγίες επιδιόρθωσης.
Τα ερωτήματα
Εγείρονται λοιπόν ορισμένα ερωτηματικά. Το ηλεκτρονικό κύκλωμα της συσκευής αυτής κάτω από ποιο καθεστώς βρίσκεται;
Στο εγχειρίδιο αναγράφονται αποτρεπτικές φράσεις όπως «Προσοχή, απαγορεύεται αυστηρά η αντιγραφή του κυκλώματος της συσκευής, καθώς και η αντίστροφη μηχανική (reverse engineering) για την αποκωδικοποίηση του κυκλώματος». Αναφέρεται όμως πως το κύκλωμα βρίσκεται κάτω από μια πατέντα με συγκεκριμένο αριθμό; Συναντάμε κάτι τέτοιο;
Θολό και χαώδες το τοπίο
Ξεκινώντας την έρευνα, θα διαπιστώσει κανείς πως το τοπίο είναι θολό και το θέμα μεγάλο, και με προεκτάσεις. Σε ερωτήσεις χρηστών σχετικά με το καθεστώς προστασίας των κυκλωμάτων, η απάντηση είναι πως τα ηλεκτρονικά κυκλώματα δεν προστατεύονται από πνευματικά δικαιώματα αλλά από πατέντες.
Να θυμηθούμε λίγο τις διαφορές αυτές;
Πνευματική ιδιοκτησία: Η πνευματική ιδιοκτησία είναι άυλη και μη απτή, όπως οι ιδέες, οι συνταγές οι εκφράσεις ή δηλώσεις και κάθε άλλη διανοητική δημιουργία. Η πνευματική ιδιοκτησία αγοράζεται, μεταβιβάζεται ή δανείζεται.
Κύριες μορφές πνευματικής ιδιοκτησίας: Ευρεσιτεχνίες (πατέντες) που έχουν δυνατότητα προστασίας μέχρι 20 χρόνια.
Πνευματικά δικαιώματα (copyright): Τα πνευματικά δικαιώματα αφορούν έργα που προέκυψαν έπειτα από διανοητική εργασία, όπως λογοτεχνικά, θεατρικά, μουσική, ταινίες, ποιήματα, κλπ. Προστατεύονται, δε, μέχρι 70 χρόνια από το θάνατο του δημιουργού.
Εμπορικά σήματα (trademarks): λογότυπο, συσκευασία και άλλα που προσδιορίζουν ταυτότητα και φήμη.
Εμπορικά μυστικά ή φόρμουλες (trade secrets/formulae): Δεν υπάρχει συγκεκριμένο καθεστώς προστασίας.
Ξετυλίγοντας το κουβάρι
Η άκρη του νήματος λοιπόν από όπου και ξεκινάμε είναι πως τα ηλεκτρονικά κυκλώματα προστατεύονται από τις πατέντες. Για να πάρει κάποιος μια πατέντα κάνει μια αίτηση σχετικά, και προχωρεί μια διαδικασία η οποία και του κατοχυρώνει την πατέντα. Όσον αφορά τα ηλεκτρονικά κυκλώματα, και από σκόρπιες πληροφορίες που μπορεί να διαβάσει κανείς εκεί έξω, αναφέρεται πως οι συγκεκριμένες πατέντες διαρκούν έως και 10 χρόνια.
Αλλά ποια είναι η πραγματική κατάσταση; Ενδιαφέρονται όλες οι εταιρείες να καθιερώσουν πατέντα στο κύκλωμα για τις συσκευές τους ή όχι, και γιατί; Η απάντηση που θα δίναμε είναι ορισμένες φορές ναι, ορισμένες όχι. Οι λόγοι είναι πως μία συσκευή, όπως ένα μοντέλο ενισχυτή, αποτελείται από κύκλωμα, μέσα στο οποίο υπάρχουν σαν εξαρτήματα ολοκληρωμένα κυκλώματα αυστηρά εξειδικευμένα και παραγμένα από την ίδια την εταιρεία, τα οποία είναι ήδη πατενταρισμένα. Θα μιλήσουμε αργότερα για αυτά. Συνεπώς, χωρίς αυτά τα ολοκληρωμένα (ICs), το κύκλωμα της συσκευής καθίσταται αδύνατο.
Άλλος λόγος είναι πως η συσκευή στο σύνολό της περιλαμβάνει εξαρτήματα, που παράγουν συγκεκριμένοι κατασκευαστές, αλλά και ο σχεδιασμός της συσκευής στο σύνολό της αποτρέπει κάποιον από την αντιγραφή του κυκλώματος, καθώς αυτό από μόνο του καθίσταται άχρηστο χωρίς τα συνοδευτικά εξαρτήματα, το περίβλημα, τους μοχλούς κλπ.
Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα
Η ιδέα των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (ICs) πρωτοεμφανίζεται τη δεκαετία του ’50 αλλά υλοποιείται κυρίως τη δεκαετία του ’70. Η εφεύρεση του τρανζίστορ είχε γίνει ήδη το 1954. Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα εμφανισιακά μοιάζουν με μικρά μαύρα τετράγωνα διαφόρων σχημάτων, έχουν περίβλημα συνήθως από πλαστικό ή κεραμικό υλικό και πολλά εξωτερικά μεταλλικά ποδαράκια (ακροδέκτες), με τα οποία τοποθετούνται σε μία βάση ή κολλούνται κατευθείαν στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος.
Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα περιλαμβάνουν μέσα τους μικροτσίπ το οποίο ενθυλακώνει αριθμό από τρανζίστορ διαφόρων ειδών, ενδεχομένως και άλλα συμπληρωματικά ηλεκτρονικά εξαρτήματα όπως αντιστάτες και πυκνωτές. Με αυτόν τον τρόπο δημιουργείται ένα εσωτερικό κύκλωμα, ολοκληρωμένο όσον αφορά τις λειτουργίες του, οι οποίες είναι συγκεκριμένες. Έτσι, μέσα σε ολοκληρωμένα κυκλώματα μπορούν να υλοποιηθούν λογικές πύλες (AND, NAND, OR, XOR, NOT κτλ.), καθώς και άλλα στοιχεία.
Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα θα μπορούσαμε εμπειρικά να τα κατηγοριοποιήσουμε σε τρείς κατηγορίες.
- Υψηλής εξειδίκευσης: Είναι κυκλώματα που εκτελούν αυστηρά εξειδικευμένες λειτουργίες, όπως ένας επεξεργαστής ήχου, ένας επεξεργαστής για υπολογιστή (CPU), ένας επεξεργαστής γραφικών (GPU), και παρεμφερή. Λόγω της υψηλής αυτής εξειδίκευσης, το συγκεκριμένο ολοκληρωμένο που παράγεται από μία συγκεκριμένη εταιρεία είναι πατενταρισμένο. Να σημειώσουμε πως μέσα σε τέτοιου είδους ολοκληρωμένο κύκλωμα υλοποιείται ολόκληρο κύκλωμα μεγάλης πολυπλοκότητας. Ολοκληρωμένα τέτοιου είδους θα πρέπει να συνοδεύονται από (και μπορούν να λειτουργήσουν μέσα σε) συγκεκριμένα εξωτερικά κυκλώματα.
- Μέσης εξειδίκευσης: Εκτελούν συγκεκριμένες λειτουργίες αλλά αυτές μπορούν να θεωρηθούν γενικότερου σκοπού, κάτι που δίνει κάποιες ελευθερίες στη σχεδίαση του εξωτερικού κυκλώματος της μητρικής πλακέτας που θα τα φιλοξενήσει. Για παράδειγμα ένας επεξεργαστής ήχου, ο οποίος αφήνει χαλαρό το θέμα της εξωτερικής σχεδίασης, το πώς δηλαδή θα τον χρησιμοποιήσει η μητρική και πως θα τον «υλοποιήσει» με συνοδευτικά εξαρτήματα στην πλακέτα. Αυτά τα ολοκληρωμένα κυκλώματα σαν εξαρτήματα μπορούν να καλυφθούν από πατέντες, αν υπάρχει ενδιαφέρον από πλευράς εταιρείας παραγωγής.
- Χαμηλής εξειδίκευσης: Είναι ολοκληρωμένα που προορίζονται για κατασκευή εξωτερικών κυκλωμάτων εντελώς γενικού σκοπού. Περιλαμβάνουν συνήθως λογικές πύλες. Εδώ δεν υπάρχει ανάγκη για πατέντα, καθώς τα ολοκληρωμένα αυτά είναι απλά στη σχεδίαση και προσφέρουν κάποιες επίσης απλές λειτουργίες. Σκοπός της ύπαρξης τους είναι να πωλούνται στα καταστήματα ηλεκτρονικών αλλά και στις βιομηχανίες ή βιοτεχνίες ηλεκτρονικών συσκευών, που κατασκευάζουν μεγάλη γκάμα συσκευών. Η κατηγορία αυτή των ολοκληρωμένων κάνει μαζικές πωλήσεις, καθώς η χαμηλή εξειδίκευση επιτρέπει την συμπερίληψη τους σε αναρίθμητους σχεδιασμούς.
Τι συμβαίνει με τα εξωτερικά κυκλώματα;
Επιστρέφουμε λοιπόν στο αρχικό μας ερώτημα, αν δηλαδή το κύκλωμα που υπάρχει στη μητρική πλακέτα (σημειώνεται πως μπορεί μέσα στη συσκευή να υπάρχουν και πρόσθετες θυγατρικές πλακέτες) μιας συσκευής είναι πατενταρισμένο. Μπορεί ναι, μπορεί όχι.
Αν μέσα στην πλακέτα περιλαμβάνονται ολοκληρωμένα παραγωγής της εταιρείας, τότε η ανάγκη για πατέντα στο κύκλωμα της μητρικής χαμηλώνει, αφού χωρίς τα συγκεκριμένα ολοκληρωμένα η κατασκευή είναι αδύνατη.
Αν όμως τα εξαρτήματα της μητρικής περιλαμβάνουν ολοκληρωμένα (ή δεν έχουν καθόλου, πράγμα σπάνιο σήμερα), τότε το κύκλωμα είναι ευάλωτο στην αντίστροφη μηχανική και την αντιγραφή, καθώς και στην παραγωγή από άλλους. Οπότε η ανάγκη για καθιέρωση πατέντας μεγαλώνει, ειδικά αν αυτό είναι πολύπλοκο στη σχεδίαση. Μια εταιρεία θεωρεί πως ο σχεδιασμός του τυπωμένου είναι δύσκολος από ερασιτέχνες, άρα τους αποκλείει από αντιγραφείς της. Η αντιγραφή θα πρέπει να είναι καθαρά στο βιομηχανικό επίπεδο.
Παράλληλα, εδώ μπαίνει ένα άλλο θέμα. Μια εταιρεία που παράγει ολοκληρωμένα, θέλει να τα χρησιμοποιεί μόνο για τις δικές της πλακέτες ή και να τα πουλά σε τρίτους κατασκευαστές για να τα χρησιμοποιούν σε δικές τους υλοποιήσεις; Γιατί πολλές εταιρείες στοχεύουν και σε αυτό. Για παράδειγμα ένας επεξεργαστής ήχου από την Creative χρησιμοποιείται μέσα στις Sound Blasters, αλλά η εταιρεία μπορεί (αν θέλει) να πουλά το ολοκληρωμένο αυτό κύκλωμα και σε άλλους, προκειμένου να κατασκευάσουν και να υλοποιήσουν δικές τους κάρτες ήχου.
Στην περίπτωση αυτή το καθεστώς που διέπει το εξωτερικό κύκλωμα συμφέρει να κρατείται χαλαρό, έτσι ώστε να βοηθήσει τρίτους κατασκευαστές στις σχεδιάσεις τους, και στη συνέχεια τις πωλήσεις του ολοκληρωμένου (τσιπ) σε αυτούς.
Τα μπλοκ (βαθμίδες) των κυκλωμάτων ως σημεία αντιγραφής
Από πλευράς σχεδίασης τα κυκλώματα χωρίζονται σε βαθμίδες (μπλοκ). Τα μπλοκ μπορούν να αποτελέσουν ανεξάρτητες οντότητες σε στυλ modular design, άρα μπορούν όσα από αυτά θεωρούνται καλού σχεδιασμού και προκαλούν ενδιαφέρον να αντιγραφούν και στη συνέχεια να ενσωματωθούν σε άλλες υλοποιήσεις. Υπάρχει επίσης ασάφεια ως προς το καθεστώς της πατέντας, καθώς αυτή μπορεί να αναφέρεται αποκλειστικά στο σύνολο του κυκλώματος και όχι σε ξεχωριστά μέρη του.
Αν μάλιστα γίνουν και κάποιες μεταβολές ή βελτιώσεις σε αντιγραμμένα μέρη, όπως αντικατάσταση μερικών εξαρτημάτων (π.χ. τρανζίστορ), τότε η ταυτοποίηση του «αντιγραμμένου» είναι δυσκολότερη.
Βέβαια, οι αντιγραφές έχουν και την καλή τους πλευρά τις περισσότερες φορές, καθώς όλοι ενδιαφέρονται για τις βελτιώσεις. Έτσι, συσκευές που παράγονται μετέπειτα και έχουν ιδέες από μπλοκ ή μέρη κυκλωμάτων προγενέστερων έχουν σημαντική βελτίωση στην απόδοση τους, καθώς η αρχική ιδέα εξελίσσεται, εμπλουτίζεται ή αλλάζει προς το καλύτερο. Η φιλοσοφία αυτή θα λέγαμε πως αποτελεί και θεμέλιο λίθο μιας εξέλιξης, άρα στην περίπτωση μας η κλειστότητα και η πατέντα εμποδίζουν την εξέλιξη και τις νέες ιδέες.
Η παραγωγή των συσκευών
Πώς φτάνουμε στα γνωστά μας μαύρα κουτιά (ενισχυτές, προενισχυτές, μίξερ, κονσόλες, δέκτες, πομποδέκτες); Η εξέλιξη των συσκευών Hi-Fi, καθώς και η μαζική τους παραγωγή, ξεκίνησαν τη δεκαετία του ’70.
Όσον αφορά το Hi-Fi, το μεγάλο ενδιαφέρον ξεκινά από τα 70s όπως είπαμε. Στο επίπεδο του οικιακού χρήστη (stereo) κορυφώνεται τη δεκαετία του ’80 και διατηρείται το ’90, ενώ από το 2000 και μετά μεταλλάσσεται κυρίως στο Home Cinema, 5.1, 7.1.
Οι εταιρείες παραγωγής συσκευών Hi-Fi είδαν μια τεράστια, «πεινασμένη» αγορά και ενεργοποιήθηκαν παρουσιάζοντας πολύ μεγάλο αριθμό μοντέλων συσκευών, που πούλησαν σε τρελό ρυθμό. Φυσικά, κάθε εταιρεία έκανε έρευνα πάνω στα κυκλώματα και προσπαθούσε να επιτύχει το καλύτερο αποτέλεσμα μέσω της σχεδίασης, και αργότερα να ισοβαθμήσει τους παράγοντες εξαρτήματα – μαζική παραγωγή – σχέση κόστους και κέρδους.
Μέσα σε αυτόν τον κύκλο οι εταιρείες παρήγαγαν τα δικά τους ολοκληρωμένα κυκλώματα ήχου και εικόνας, που ενσωμάτωσαν φυσικά στις συσκευές τους. Αυτά ήταν υψηλής κυρίως εξειδίκευσης, άρα αν σήμερα βλέπουμε ως ηλεκτρονικό απόβλητο μια τηλεόραση CRT, τα ολοκληρωμένα της πλακέτας είναι άχρηστα (για την περίπτωση που σκεφτόμασταν αποκόλληση χρήσιμων μερών της πλακέτας), καθώς προορίζονταν αυστηρά για τη συγκεκριμένη συσκευή ή τη σειρά συσκευών.
Τα συνοδευτικά άλλα μέρη (κουτιά, κουμπιά, μοχλοί, πλαστικά τζαμάκια και άλλα) που αποτελούσαν τη συσκευή ήταν είτε παραγγελία εξαρτημάτων (σχεδιασμένων) σε τρίτους, οπότε θεωρούνταν προμηθευτές εξαρτημάτων, είτε η εταιρεία είχε ειδικό τομέα κατασκευής τους.
Ο όλος κύκλος παραγωγής και μεταφοράς, από τον αρχικό σχεδιασμό μέχρι την τελική πώληση, δίνει στη συσκευή το τελικό της κόστος, μαζί με το κέρδος εταιρείας, αντιπροσωπείας και καταστήματος πώλησης.
H αγορά για τις συσκευές εικόνας είναι παράλληλη και εξίσου μεγάλη, πολύ μεγαλύτερη ίσως, αλλά εκεί τα πράγματα είναι δυσκολότερα λόγω των εξειδικευμένων μερών των συσκευών (οθόνες, φακοί, αισθητήρες).
Η αγορά του HAM και SWL (ραδιοακροατές παγκόσμιας λήψης) είναι μεν μικρότερη, καθόλου όμως αμελητέα, καθώς υπάχει μεγάλο κέρδος. Ως μικρότερη αγορά δίνει το άλλοθι στις εταιρείες παραγωγής να κρατούν πολύ υψηλά τις τιμές, προκειμένου να βγάλουν κέρδος από μια μικρότερη μερίδα καταναλωτών. Και αυτή η αγορά όμως αποδεικνύεται χρυσοφόρα για τις εταιρείες.
Όσο για την αγορά των υπολογιστών, επειδή πρόκειται αυστηρά για μικροηλεκτρονική, τα κυκλώματα είναι μη αντιγράψιμα από ερασιτέχνες και η οποιαδήποτε αντιγραφή γίνεται μόνο σε βιομηχανικό επίπεδο. Επίσης, οι κατασκευές από ερασιτέχνες σε επίπεδο PC boards και καρτών επεκτάσεων είναι αδύνατες, εκτός από περιπτώσεις όπως Vintage IBM PC compatibles, όπου η κατασκευή είναι εφικτή.
Τι κακό υπάρχει σε όλα αυτά;
Δεν υπάρχει μόνο ένα κακό, αλλά πολλά. Μερικά από αυτά θα τα δούμε ευθύς αμέσως.
Πρώτα από όλα, οι συσκευές δεν ανταποκρίνονται ακριβώς στις απαιτήσεις των χρηστών. Έχουμε διάφορες με άχρηστες λειτουργίες και remote controls (τα τελευταία έχουν γίνει μάστιγα) με κουμπιά που θυμίζουν πίνακα ελέγχου διαστημόπλοιου. Ως αποτέλεσμα της προσθήκης όλων αυτών, τα κυκλώματα γίνονται εξαιρετικά πολύπλοκα -άρα ευάλωτα στις βλάβες- ενώ η χρήση της συσκευής καθίσταται δυσκολότερη για αρχάριους ή μαθητευόμενους, πολλές φορές και εκνευριστική.
Επίσης, η μη δημοσιοποίηση του κυκλώματος δεν επιτρέπει στον εξειδικευμένο υποψήφιο αγοραστή να εξετάσει το πώς υλοποιείται η συσκευή και να διαπιστώσει εκ των προτέρων τις αδυναμίες του κυκλώματος της. Μπορούν σε αυτό το σημείο να προβληθούν δικαιολογίες από τις παραγωγούς εταιρείες (πολυπλοκότητα, φόβος αντιγραφής μερών, μπλοκ και λοιπών), ο πελάτης όμως κάνει μια αγορά σχεδόν στα τυφλά.
Βέβαια, ούτε λόγος για το ποια ολοκληρωμένα χρησιμοποιούνται και σε μερικές συσκευές δε δημοσιεύονται καν αναλυτικά χαρακτηριστικά τους. Ο χρήστης εδώ βλέπει τα βασικά αλλά εξαρτάται πολύ από τα tests άλλων, την εγγύηση του ονόματος και το τελικό αποτέλεσμα που δίνει η συσκευή (ηχητικό, οπτικοακουστικό), αφού δει ο ίδιος κάποια demo.
Άλλο αρνητικό ειναι ότι υπάρχουν μέρη και λειτουργίες της συσκευής που δε χρησιμοποιούνται ποτέ αλλά προσθέτουν στο κόστος, με αποτέλεσμα αυτό κάποιες φορές να είναι μεγάλο χωρίς λόγο.
Ακόμα, αν δεν υπάρχει αντιπροσωπεία ή αυτή υπολειτουργεί, δεν επισκευάζεται κάποια βλάβη που θα προκύψει. Η έλλειψη του schematic αποτρέπει το χρήστη από οποιαδήποτε επέμβαση, ενώ σε διαφορετική περίπτωση η εγγύηση (συνήθως των 2 ετών) παύει και τυχόν επέμβαση καθιστά τη συσκευή αργότερα μη επισκευάσιμη από το service, με τη γνωστή δικαιολογία ότι «ανοίχτηκε».
Έχουμε και τις περιβόητες συσκευές «All in One», που είναι ότι χειρότερο καθώς τα μέρη δεν έχουν καλή ψύξη, πράγμα που οδηγεί στη γρήγορη γήρανση των εξαρτημάτων και στη βλάβη. Υπάρχει επίσης δύσκολη πρόσβαση στα εξαρτήματα λόγω του περίεργου και πολύ εξειδικευμένου σχεδιασμού της συσκευής.
Δε λείπουν φυσικά ούτε οι μονοπωλιακές πρακτικές. Μέρη συσκευών ως εξαρτήματα αντικαθίστανται αποκλειστικά από αντίστοιχα παραγωγής συγκεκριμένης εταιρείας (από τον κόσμο των υπολογιστών αυτά βλέπει κανείς στους Mac). Στην περίπτωση αυτήν τα ανταλλακτικά είναι πανάκριβα, εφόσον η παραγωγός εταιρεία γνωρίζει πως σε αυτή θα απευθυνθούν αλλά και διατηρεί το μονοπώλιο λόγω του ειδικού σχεδιασμού.
Επιπρόσθετα, παράγονται συσκευές χαμηλής τιμής, που προσπαθούν να προσελκύσουν τον αγοραστή με αυτόν τον τρόπο. Είναι όμως και χαμηλής ποιότητας, εξαιρετικά ευάλωτες στις βλάβες, και καθίστανται εύκολα άχρηστες.
Βλέποντας ορισμένες εταιρείες την οργή των χρηστών για την πολυπλοκότητα, προσπαθούν να κατασκευάσουν απλές και καλές συσκευές (κάποιες είναι όντως εξαιρετικές) αλλά οι τιμές και εδώ πηγαίνουν στα ύψη, καθώς το απλό θεωρείται υψηλά ποιοτικό και ταυτόχρονα έχει μικρότερη αγορά. Με λίγα λόγια το απλό είναι -συνήθως- και ακριβότερο.
Παραδείγματα απλών και πολύ καλών συσκευών (που έχουν και πολύ καλό design), υπάρχουν πολλά, τόσο στα Hi-Fi όσο και στο HAM (βλέπε TEN-TEC).
Κάπου εδώ θα βάλουμε μια άνω τελεία. Αν σας ενδιαφέρει το όλο θέμα, σημειώστε το γιατί θα ακολουθήσει σύντομα νέο άρθρο με το δεύτερο μέρος.
Πηγή άρθρου: https://osarena.net/