Разработка отечественных микропроцессоров и их производство на отечественных же предприятиях – очень заманчивая перспектива, которая, несомненно, способна поднять престиж данной отрасли и страны в целом. Однако, как показывает практика, такой подход, сопряжённый с огромными финансовыми и организационными затратами, далеко не всегда согласуется с объективными тенденциями спроса. На протяжении последних десятилетий на мировом рынке отчётливо наблюдается увеличение спроса на законченные пакеты услуг при одновременном падении спроса на отдельные товары. Другими словами, существует вероятность того, что продать и внедрить конкретный продукт, каким бы он ни был хорошим и престижным, будет очень сложно. Между тем разработкой и производством процессоров в нашей стране заняты сразу несколько компаний. Россия – одна из очень немногих стран мира, которая может похвастаться современными процессорами собственной разработки. Отечественные процессоры являются стратегически важным продуктом, особенно изделия военного и космического назначения, недоступные на свободном рынке.
Учитывая современные реалии, в РФ были приняты законы, благодаря которым стало возможно, например, разработать процессор в России и выбирать зарубежного производителя, располагающего необходимыми мощностями, по экономическим, технологическим и иным соображениям. Другой путь развития отрасли заключается в том, чтобы сконцентрировать все усилия на более узком сегменте – разработке IPблоков микросхем и таким образом влиться в мировую индустрию электроники, предлагая производителям отлаженные конкурентоспособные функциональные решения. При этом отечественные разработчики могут взять на себя взаимодействие с потребителями и поставщиками процессоров или работать с другой компанией. Таким образом, появляется возможность встроиться в современные сложные научные и технологические цепочки, где каждый сосредотачивает свои силы на том, что умеет делать лучше всего. С юридической точки зрения принципиально важен факт разработки микросхем непосредственно в нашей стране, при этом в зависимости от места производства (в России или за рубежом) выделены два уровня микросхем, которые можно называть отечественными.
Производитель отечественных интегральных схем первого уровня должен обладать правами на конструкторскую документацию (включая документацию на используемые сложные функциональные блоки, не являющиеся предметом собственной разработки) в объёме, достаточном для производства схемы в течение пяти лет. При этом не допускается использование при проектировании и разработке схем готовых схемотехнических решений иностранного производства. На территории России должна осуществляться разработка структуры, логической и электрической составляющих и топологии микросхем. Также в границах нашей страны должны осуществляться разработка программного обеспечения для микросхем, изготовление пластин с кристаллами по полному циклу (за исключением фотошаблонов), сборка кристаллов в корпусе, измерение и испытание микросхем.
Такие принципы, идущие в значительной степени вразрез с глобализацией рынка, практически не позволяют говорить о создании коммерческого продукта и ориентированы, прежде всего, на ту продукцию, к которой предъявляются исключительные требования в части безопасности и надёжности поставок.
Современная система на кристалле сегодня – это плод длительной и тесной международной кооперации. В связи с этим требования к производителям отечественных интегральных схем второго уровня гораздо мягче. Так, например, с определёнными оговорками допускается привлекать к производству партнёров вне территории России и не обладать правами на технологическую документацию. Помимо этого, позволяется использовать готовые IPблоки, что зачастую очень целесообразно.
По такому пути идёт большинство отечественных производителей микросхем в целях оптимального распределения технологических процессов. Иногда компании разрабатывают микросхемы, для изготовления которых по техпроцессу требуется часть операций выполнить на фабрике за рубежом изза отсутствия тех или иных технологий в нашей стране. Таких фабрик может быть всего дветри в мире. Благодаря новым законам высокотехнологичные производители микросхем второго уровня могут сертифицировать свою продукцию и реализовать её в тех проектах, где требуется применение микросхемы именно отечественного производства. Это даёт возможность развиваться и предлагать современные конкурентоспособные продукты в соответствии с мировыми тенденциями. В дальнейшей перспективе, имея накопленный опыт, можно уже более рационально подходить к вопросу создания собственных высокотехнологичных производств.
Среди отечественных производителей интегральных схем можно выделить компании, работающие по исторически сложившейся закрытой схеме, хорошо подходящей для техники специального назначения. При этом процессоры разрабатываются и изготавливаются полностью на отечественных предприятиях и имеют собственную архитектуру, требующую уникального программного обеспечения. В связи с этим проблема совместимости программного обеспечения стоит очень остро и негативно сказывается на востребованности таких процессоров. Например, программы, написанные для работы в ОС семейства Linux, могут работать на «Эльбрусе» только после перекомпиляции исходного кода, который, кстати, не всегда открыт. Такие процессоры разрабатываются и выпускаются предприятиями МЦСТ и НИИСИ. Помимо техники специального назначения выпускаемые процессоры могут применяться в суперкомпьютерах, где высокая защищённость против взломов особенно востребована.
Крайне важным аспектом в разработке и производстве процессоров является формирование интеллектуальной базы. На таких предприятиях выпускники вузов, не имеющие опыта работы по созданию процессоров, получают возможность освоить практические профессиональные навыки, которые могут быть применены для создания приложений, пользующихся коммерческим спросом. Так, в МЦСТ сформировалась команда с большим опытом поддержки процессоров различных архитектур с помощью технологии «морфинга» программного кода. НИИСИ, в свою очередь, готовит кадры для процессорной команды «Байкал Электроникс», которая ориентирована в том числе на работу с коммерческими потребителями. Кроме того, эта команда специалистов имеет опыт работы без существенного государственного финансирования. Процессоры «Байкал» производятся на Тайване, что делает их достаточно привлекательными среди предложений с MIPSархитектурой благодаря невысокой цене. В итоге отечественному производителю микросхем второго уровня – НИИСИ – удалось создать первый в России микропроцессор на 28 нм технологии и, что особенно важно, сделать его конкурентоспособным на мировом рынке. Представленные в открытом доступе средства для разработки и отладки позволяют немедленно приступить к созданию программного обеспечения под ОС Linux.
К интегральным микросхемам второго уровня также можно отнести процессоры группы компаний «ЭЛВИС», выросшей из советской космической электроники и начинавшей свой путь с создания приборов для орбитальных станций «Салют». В компании разработали собственную архитектуру микропроцессора общего назначения на базе MIPS и собственный процессор для обработки сигналов (звук, видео, радар). На следующем этапе было решено не создавать собственный процессор, а лицензировать процессорные ядра у ARM и MIPS и заключить договор по разработке общей микросхемы с компанией Imagination Technologies. Используя накопленный потенциал при создании собственных сигнальных процессоров, компания встраивается в динамику рынка и с помощью кооперации с Imagination планирует выпускать специализированные процессоры для обработки сигналов, а также «умные» камеры видеонаблюдения, подобные тем, что используются для обеспечения безопасности аэропорта Шереметьево. В 2015 году «ЭЛВИС» выпустила семантический процессор VIP1, изготовленный по 40 нм технологии, предназначенный для систем компьютерного зрения (видеокамер со встроенным интеллектом).
АО «ПКК Миландр» лицензировало процессорные ядра ARM для использования в микроконтроллерах собственной разработки. Благодаря активному продвижению компанией своего бренда производимые микроконтроллеры нашли широкое применение в самых различных областях – от медицинских приборов до автомобильных стеклоочистителей. Для широкого круга разработчиков также предлагаются микроконтроллеры на ядре CortexM3 в пластиковом корпусе.
Другим лицензиатом ARM, выпускающим процессоры, относящиеся к отечественным микросхемам второго уровня, является НТЦ «Модуль». Компания занимается прикладными исследованиями и практическими разработками в области цифровой обработки сигналов и изображений и построением функционально законченных вычислительных комплексов. На предприятии накоплен богатый опыт проектирования микроэлектронных компонентов по технологии до 40 нм. Это позволило разработать большое количество различных СБИС и систем на кристалле специального назначения, очень востребованных в нашей стране и за рубежом. Разработанные микросхемы находят широкое применение в цифровом телевидении, авиации и космическом приборостроении. Так, например, СБИС К1888ВС018 предназначена для создания устройств приёма и обработки сигналов спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС/ GPS/GALILEO.
Помимо процессоров широкого применения, в нашей стране есть производители специализированных процессоров, предназначенных для узкого круга задач. В этой области очень уверенно выглядит понастоящему отечественный производитель – «КМ211», предлагающий миниатюрные процессоры для «умных карт». Компания разработала собственную 32разрядную RISCархитектуру KVARC и уникальную микроконтроллерную платформу KROLIK. Данные изделия уже относятся к отечественным микросхемам первого уровня. Процессоры имеют довольно высокую степень защиты от взломов. Вторым важным направлением работы компании является профессиональная контрактная деятельность для производства микросхем на мощностях тайваньской компании TSMC. Имея огромный опыт в создании миниатюрных процессоров, команда с успехом использует его для организации контактов российских компаний с крупнейшим контрактным производителем микросхем. Такая деятельность на стыке электроники и экономики (Value Chain Aggregator) очень востребована на мировом рынке радиоэлектроники.
Другими представителями этого класса производителей являются компания «Мультиклет», которая специализируется на процессорах с универсальной мультиклеточной архитектурой, и КБ «Геостар навигация», разрабатывающая специализированные процессоры для модулей ГЛОНАСС, например чип «ГЕОС3», применяемый в тахографах.
Говоря об отечественном микропроцессоре, важно отметить, что в современных условиях наиболее важным представляется накопление знаний и практического опыта по проектированию микропроцессоров, запуску в производство с дальнейшей отладкой и доработкой опытного образца. Непосредственный производитель может выбираться из коммерческих, технологических и политических соображений с учётом обеспечения государственной безопасности и других факторов. Большое внимание следует уделять не только созданию новых, но и поддержке уже имеющихся в нашей стране высокотехнологичных процессорных производств. Это, несомненно, сыграет огромную роль в формировании интеллектуального потенциала для создания микропроцессоров новых поколений. С экономической точки зрения важно научиться предлагать не просто процессор, а продукт, интересный для потребителей – производителей электроники. Ярким примером того, что создание востребованного отечественного микропроцессора – абсолютно достижимая цель, являются результаты деятельности компании «Байкал Электроникс» и её продукция.
Публикация подготовлена по материалам сайтов baikalelectronics.ru, module.ru, geostarnavi.com, kpda.ru.
