2022 június 10. 15:00
Processzor MCST KPI (Elbrus) © Donat Sorokin/TASS
A tajvani TSMC-gyár már nem elérhető az orosz mikroprocesszor-fejlesztők számára. Ennek a produkciónak számos lehetőségre nincs alternatívája a világon. Mit fognak tenni a cégek és mik a kilátásaik?
A tajvani TSMC cég vezető szerepet tölt be a legfejlettebb chipek gyártásában. Ügyfelei közé tartozik az Apple, a Qualcomm, az Nvidia. Tavaly a termelésük világpiacának 54% -át tette ki. Februárban a TSMC leállította a Baikal, Elbrus processzorok és más orosz tervezésű chipek gyártását. Szakértőkkel a hazai mikroprocesszorok jelenéről és jövőjéről beszélgettünk.
Milyen mikroprocesszorokat fejlesztenek Oroszországban?
Oroszországban öt fő mikroprocesszor-fejlesztő létezik: MCST, Baikal, Modul, Elvis és Milander. "Ezek közül a Milandra rendelkezik a legnagyobb gyártási volumennel és nómenklatúrával. A cégek termékei az alkalmazási területeken keresztezik egymást, de mindegyik meghatározható a fő irányvonalként" - mondja Ivan Pokrovsky, az Elektronikai Fejlesztők és Gyártók Szövetségének ügyvezető igazgatója."Milandr" - a dolgok internetének mikrovezérlői. Például mérőkhöz, ipari automatizáláshoz.
Az MCST (Elbrus processzorok) szerverek, adattároló rendszerek, szuperszámítógépek központi processzorai az ipari automatizálás nehéz számítástechnikai rendszereihez.
"Baikal" - a személyes eszközök központi processzorai. Processzorok "Baikal" sorozat M - személyi és ipari számítógépekhez, T - hálózati távközlési berendezések, új processzor S - szerverekhez.
"Elvis" - hálózati processzorok a távközléshez.
"Modul" - digitális, grafikus és neuroprocesszorok.
Milyen szerepet játszanak a hazai feldolgozók Oroszországban?
Például az Elbrus és a Baikal processzorok fontosak a kritikus információs infrastruktúra (CII) létrehozásához Oroszországban - ezeket nagyvállalatok és kormányzati szervek munkaállomásaihoz és szervereihez tervezték.
A kritikus információs infrastruktúra olyan informatikai rendszerek összessége, amelyek kritikusak a társadalom és az állam főbb területeinek működése szempontjából, mint például az egészségügy, a közlekedés, a hírközlés, az energia, a védelmi ipar stb. Oroszország több éve előkészíti a CII-létesítmények átállását a hazai fejlesztők szoftvereire és berendezéseire.
Ma a kritikus információs infrastruktúrát a külföldi gyártók berendezései és szoftverei uralják. "A személyi számítógépekben és szerverekben vannak Intelre és AMD-re épülő megoldások. Az adattároló rendszerekben az IBM-nek nagy a részesedése. A tárgyak internete berendezésekben az STMicroelectronics. A videófeldolgozó rendszerekben a mesterséges intelligencia, az Nvidia" - sorolja Ivan Pokrovsky.
Az összes orosz mikroprocesszort a TSMC gyártotta?
"Az összes nagy teljesítményű orosz tervezésű mikroprocesszort a TSMC-ben gyártották" - mondja Ivan Pokrovsky.
Az orosz processzorfejlesztők többnyire úgynevezett fabless cégek, olyanok, amelyeknek nincs saját gyáruk. Ez azt jelenti, hogy kidolgozzák a processzor architektúráját és kialakítását, de magának a szilícium chipnek, mint végterméknek a kiadására szerződéseket kötnek a gyárral. Ez bevett gyakorlat, a világ legjelentősebb fejlesztői közül sok dolgozik szerződéses gyártásban. Például a MediaTek.
"2005-2013-ban a zelenográdi Mikron üzemben kis tételekben gyártották az első sorozatú Elbrus chipeket 130-90 nm-es (nanométeres) technikai folyamatok szerint. Ekkor jelentkeztek az első problémák. Az Elbrus-2SM processzorok második generációja a 90 nm-es szabványok szerint nem mutatott jó teljesítményt, sok volt a házasság.Maga az üzem általános célú eljárása nem igazodott az Elbrus processzorokhoz, ami visszavetette a helyi termelést.Az MCST processzorok harmadik generációja és az azt követő generációk külföldön, főleg a TSMC gyáraiban gyártották” – mondja Alekszej Petrov, vállalkozó, chiptervező specialista.
Az MCST emellett elkészítette az Elbrus-4SM / 65 nm adaptált változatát a Mikron üzemben történő gyártáshoz. "A vállalkozás azonban nem tudott átállni az ehhez szükséges műszaki folyamatra - 65 nm-re, és elfogadható minőséget elérni" - magyarázza Petrov.
Vannak a TSMC-nek alternatívái?
A világon több mint 400 gyári sor található különféle chipek gyártására .
De nagy teljesítményű mikroprocesszorok gyártása kis műszaki folyamatokhoz - 16-10 nm és kevesebb - nem több, mint egy tucat. Minél kisebb a nanométer, annál nagyobb a chip teljesítménye és sebessége: az 5 nm-es chip gyorsabb és termelékenyebb, mint a 10 nm-es. Az első sokkal bonyolultabb kialakítású, bonyolultabb és drágább a gyártása.
"Egy 10 nm-es processzorban egy tranzisztor csak akkora, mint 50 héliumatom. Hogy megértsük a léptéket: az emberi haj mérete körülbelül 80-110 mikron – egy kb. 1,2 millió tranzisztoros chip könnyen elfér a kivágásán. hozzon létre egy ilyen mikrocsodát, rendkívül összetett gépekre van szüksége, és a TSMC Taiwan Factory a világelső a fejlett chiptechnológiában 90 nm, 65 nm, 45 nm, 40 nm, 28 nm, 20 nm, 16/12 nm, 10 nm, 7 nm, 5 nm technológiával. 30 gyártósor Tajvanon, kettő az Egyesült Államokban és kettő Kínában.Egy ilyen nagy termeléshez az üzem teljes logisztikai hálózattal rendelkezik a chipek gyártásához szükséges különféle alkatrészek beszállítói számára.A kis chipek gyártása rendkívül összetett folyamat, amely nagyon összetett technológiákat, egyedi gépeket és hihetetlenül összetett infrastruktúrát igényel. Építsen és tartson fenn egy ilyen üzemet, mondjuk,A 10 nm-es technológiai szabványokhoz egy ország erőforrásai rendkívül irreálisak, ehhez sok különböző ország erőforrásaira, egyedi gépeire és ritka mérnöki eredményeire van szükség” – mondja Alekszej Petrov.
Ma a világon mindössze két cég tud chipeket gyártani 5 nanométeres technológiai technológiával – a TSMC és a Samsung. 10 nanométeres folyamattechnológián - Intel, TSMC, Samsung. A GlobalFoundries saját 10 nanométeres chipek gyártását tervezte, de nehézségekbe ütközve elutasította. A 14 nanométeres kiadáshoz pedig megosztotta a fejlesztések egy részét a Samsunggal, hogy közösen hozza létre a gyártást. Időközben a TSMC megkezdte a 3 nm-es chipek kísérleti gyártását, és hamarosan elindítja a 2 nm-es processzorgyárat.
"A TSMC-vel műszaki színvonalon összemérhető Intel szerződéses gyártási megrendeléseket nem teljesít, csak saját termékeket gyárt. A Samsung pedig memóriachipekre specializálódott, nem rendelkezik a mikroprocesszorok gyártásához szükséges IP blokkkönyvtárakkal. Valójában a A nagy teljesítményű mikroprocesszorok szerződéses gyártása során a TSMC-nek nincs alternatívája a világon” – magyarázza Ivan Pokrovsky.
Hogyan néz ki a mikroprocesszoros gyártás?
Ez körülbelül két-három évig tart. Ritka esetekben, kész fejlesztésekkel és jól bevált kapcsolatokkal gyorsabb.
A fejlesztés másfél-két évig tart.
"A fejlesztők és chiptervezők az ügyfelek igényei alapján készítik el a processzor építészeti vázlatát. A mérnökök megtervezik az elektromos architektúrát, a chip tervezése alkalmazkodik az adott üzem konkrét műszaki folyamatához, ahol gyártani fogják. Helyezze át egy másik üzembe, akár egybe is. A hasonló műszaki szabványok szerinti működés gyakran lehetetlen újratervezés nélkül” – mondja Alekszej Petrov.
A szilícium blank kitermesztésétől a végső - kész mikroprocesszor -ig még másfél év telik el, az üzemnek megvan a maga sora az apróbb technikai folyamatokra, és kívánság szerint nem lehet korábban gyártani.
„A gyártás több mint 500 csúcstechnológiás szakaszban zajlik – folytatja Alekszej Petrov. „Egy nagy szilícium lapkán – egy ostyán – vezetőket, tranzisztorokat és sok réteget alakítanak ki litográfia, adalékolás és diffúzió segítségével – akár 13-15 réteget is. modern chipek.sok chip egy nagy ostyán.Az ostyát egyes chipkristályokba vágják, vezetékeket rögzítenek hozzájuk, és tokba szerelik.Továbbá általában a chipeket újra tesztelik és átmennek a kimenetvezérlés, csak ezután válik viszonylag végtermékké a csomagban található processzor által ismert formában."
Milyen lehetőségek vannak Oroszországban?
Ma Oroszországban nincsenek gyárak a 65 nm-nél kisebb szabványok szerinti processzorok gyártására. A TSMC pedig ennek a nanométernek a chipjeit gyártotta az MCST számára. Ezen kívül az MCST kifejlesztett egy 16 nm-es chipet.
A múlt héten az RBC egy forrásra hivatkozva arról számolt be, hogy az Elbrus processzorokat fejlesztő MCST cég a zelenográdi Mikron gyárral tárgyal a termelés áthelyezéséről az ő létesítményeikbe. A TASS megkeresésére az MCST azt válaszolta, hogy most nem adnak hivatalos megjegyzéseket. A szöveg közzétételekor nem válaszoltak a Mikron sajtószolgálatának küldött levélre.
A Mikron mellett Zelenogradban is működik egy NM-Tech gyártóüzem. A cég megkezdte a 28 nm-es processzorok gyártására alkalmas gyár építését. Korábban az NM-Tech Tajvanról hozott szakembereket Oroszországba, hogy dolgozzanak a gyártásban.
Vannak más korlátozások a processzorfejlesztők számára a szankciók miatt?
A szankciók miatt a Baikal processzorokat gyártó JSC Baikal Electronics elvesztette a brit ARM cég külsőleg szabadalmaztatott architektúrájának használatának lehetőségét. Az ARM egy processzortervező, amely már kifejlesztett architektúrákat licencel, és segít a gyártóknak a megoldások adaptálásában.
"A processzorhoz szoftvertermékek, fordítók, szabványos funkciók könyvtárai, dokumentációk és támogatások egész sorát kell létrehozni. E nélkül a processzor egy haszontalan szilíciumtégla lesz. Az ARM architektúrával való kompatibilitást használva sokszor könnyebben használható a világon már létező összes fejlesztés.Most chipfejlesztők számára "Bajkal" új licencek nem érhetők el.A kiadott és már működő processzorok ezt nem fogják szenvedni,a régi kiadott licenceket nem vonják vissza.Az újak kiadásához, saját építészetet kell keresnie vagy létrehoznia" - magyarázza Alekszej Petrov.
Mik a kilátások az orosz processzorfejlesztők számára?
"Most az ilyen termeléshez - 28 nm-es processzorokra vonatkozó gyártási szabványokkal rendelkező gyárak - sajnos nincs semmi - sem technológiai berendezések, sem anyagok, sem megfelelő kompetenciákkal rendelkező folyamatmérnökök. Ebből a legfontosabb a folyamatmérnöki iskola. a belátható jövőben, nagy teljesítményű mikroprocesszorok Csak külföldi gyárakban lehet majd gyártani. A feladat a szankciós korlátozások és az egy vállalattól való függés leküzdése, alternatív lehetőségek beszerzése és a nemzetközi együttműködési láncok stabilitásának növelése. Az orosz gyárakban ez Közepes teljesítményű mikroáramkörök gyártásához szükséges olyan feladatokhoz, amelyek nem annyira sebességigényesek, mint a biztonság szintjén” – vélekedik Ivan Pokrovsky.
„Az 1970-es évek óta Tajvan technológiai parkot épít és aktívan fejleszti – mondja Alekszej Petrov. „Ez a Hsinchu városi tudományos park gigantikus infrastruktúrája. Több mint 2500 csúcstechnológiát állítanak össze a világ minden tájáról egy üzemben. . gyárak, vállalkozások, tervezők és infrastruktúra. Kb. 20-30 év céltudatos munka. A jelenlegi 65 nm-es folyamat, ami Oroszországban van, 15 év lemaradás, a kb. 2000-2006 szint. 2015-ben a Mikron " tesztkiadásokat készített 65 nanométeres lapkákból; a megértéshez: ugyanakkor az Intel és a TSMC 16 nanométeres folyamattechnológiával masterelte a chipeket. Lehetőség van az űripar számára elfogadható chipek előállítására, ahol igény van rájuk,de a fejlett és globálisan versenyképes processzorokhoz és a mobil csúcstechnológiához újabb és kisebb folyamattechnológiákra van szükség."
Anasztázia Akulova
