У меня есть на этот счёт свои предпочтения (не скрою, это Эльбрус), но, судя по всему, российским (и не только) микропроцессорам суждено развиваться именно в ту сторону, о которой я сейчас расскажу.
Сначала про то, где и как будем печатать
Сразу оговорюсь, что, судя по всему, печать собственных чипов по топовым техпроцессам у нас в стране будет ещё нескоро, а когда будет (скорее всего, в районе 2027-го года), то это будут, очевидно, ограниченные партии процессоров для нужд оборонной и ключевых систем государственной инфраструктуры.
Почему ограниченные партии? Потому что стартовавшие в прошлом году НИРы на отечественное литографическое оборудование подразумевают разработку бесфотошаблонных станков (поскольку именно такие станки и проще в производстве, и лучше подходят для решения отечественных задач — относительно дешёвой печати относительно небольших партий кристаллов).
Бесфотошаблонная технология не позволяет производить чипы миллионами (нужно очень много станков, а это дорого), но зато стоимость производства одного чипа не меняется в зависимости от количества в партии, и в партиях примерно до 30 тысяч чипов, скорее всего, окажется ниже своей фотошаблонной альтернативы.
Итак, судя по всему, мы будем производить «стратегический» объём чипов в России, а весь остальной гражданский объём — в Тайване на фабрике TSMC. Если она сохранится.
А что там с TSMC?
С этой фабрикой не всё так просто. Несмотря на то, что Тайвань — это Китай, тем не менее, он всё ещё находится под сильным влиянием США. В последние годы Китай усиливается а США слабеет, в связи с чем наметилось политическое вытеснение Китаем американского влияния из Тайваня.
Понимая проблему, США пытаются создать альтернативные фабрики у себя на территории. Однако руководство TSMC выразило скепсис по поводу способности США создать такую фабрику и, действительно, задача для США может оказаться чрезмерно дорогой. Вот что говорит руководитель TSMC:
Воссоздать полную цепочку поставок компонентов и их производства на территории США будет стоить сотни миллиардов долларов, и в конечном итоге их себестоимость окажется настолько высокой, что вся затея потеряет смысл. И выделяемых властями США средств в сумме $52 млрд на стимулирование развития национальной полупроводниковой отрасли точно не хватит для минимального прогресса в обеспечении полупроводникового суверенитета.
Вместе с тем, TSMC готова и строит свои фабрики на территории США и в Японии. Рассматривается возможность строительства фабрики и в Европе. Почему бы России не предложить TSMC льготные условия и преференции для строительства их фабрики в России? Возможно, такие переговоры даже ведутся?
Однако, в заявлении инвестиционной комиссии TSMC в отношении Японии говорится:
Технология, которая будет использоваться на новом заводе TSMC в Японии, будет более старой, чем та, которая применяется на Тайване, как минимум, на одно поколение или более. Не должно быть никаких опасений относительно утечки высоких технологий.
Не знаю, как будет в отношении США, но вряд ли даже в случае решения строительства фабрики в России, это будет фабрика последних поколений. Но нам бы хватило и 6 нм для печати Эльбрус-32С и Байкал-S2, ведь верно? ;-)
Так что там с архитектурой?
А давайте сначала посмотрим на планы Китая. Ведь его проблемы в процессоростроении схожи с Российскими, хотя за счёт своей сегодняшней мощи он продвинулся ощутимо дальше нас.
В конце прошлого года Китай стал победителем саммита RISC-V, где многие организации представляли свои процессоры на основе RISC-V (чипы на этой архитектуре иногда называют Linux-чипами). Поддерживаемая правительством Китайская академия наук и компания StarFive Technology выпустили новые чипы RISC-V для ПК и серверов. Поэтому мантра про то, что RISC-V только для контроллеров сильно устарела.
Популярность RISC-V растет и при поддержке таких компаний, как Apple, Intel, Google и Nvidia. В Китае разработка RISC-V продолжает набирать обороты. Например, Alibaba открывает код доступных к кастомизации RISC-V-процессоров XuanTie, и переносит Android 10 на RISC-V ISA.
Китай вложил миллиарды долларов в производство отечественных чипов с целью быть самодостаточным в этой технологии и сократить зависимость от зарубежных стран. То же сейчас пытается сделать и Россия.
«Архитектура RISC-V привлекательна для Китая, потому что она не контролируется ни одной компанией или государственным учреждением» — сказал в журнале «Регистр» Натан Бруквуд, аналитик по микросхемам в Insight 64.
Тренд на RISC-V идёт не только в Китае, где он жизненно необходим, но и в других странах силами компаний Apple, Intel, Google и Nvidia. Формируется некий общемировой консенсус, который позволяет формировать большой рынок сбыта RISC-V-процессоров, и это даёт возможность России стать одним из разработчиков и поставщиков таких процессоров на мировой рынок.
В наметившемся тренде Россия может выступать на равных среди разработчиков процессоров с системой команд RISC-V, предлагая свои микроархитектурные решения. У нас есть компании, давно разрабатывающие RISC-V ядра для иностранных заказчиков, а теперь предусмотрительно привлечённые в состав отечественных корпораций. Так что здесь мы уже никому «навсегда» не проигрываем.
Таким образом, наиболее перспективными для экспорта микропроцессорами я вижу микропроцессоры собственной микроархитектуры (своя разводка) с системой команд RISC-V. Максимально эффективная микроархитектура может дать максимальные конкурентные преимущества на международном рынке.
Кстати, мою точку зрения, очевидно, разделяют даже в МЦСТ, разрабатывающей Эльбрусы с их VLIW-архитектурой. На форуме «Микроэлектроника-2021» после выступления представителя МЦСТ, из зала был задан вопрос о том, будет ли в их дальнейших разработках использоваться RISC-V, или они останутся на собственной архитектуре. В ответ было сказано, что они рассматривают такой сценарий.
Позже, на конференции «Elbrus partner day» компанией МЦСТ был показан слайд, на котором в списке мер по потенциальному ускорению исполнения программного обеспечения значился пункт «гибридное сочетание архитектуры процессоров Эльбрус с RISC-ядрами»:
Думаю, что в качестве RISC-ядер будут использоваться ядра именно на архитектуре команд RISV-V.
Так что даже у МЦСТ появляются RISC-V-технологии, не говоря уже о процессорах от Байкал Электроникс, где RISC-V-ядро в будущих процессорах будет отвечать за систему доверенной загрузки и менеджмента. Для этой цели АО «Инвестиционная компания Вартон», входящая в группу компаний Вартон, которая в свою очередь является материнской для компании Байкал Электроникс, купила существенную, пусть и не контрольную (34%) долю акций российской компании CloudBear — одного из ведущих разработчиков ядер с архитектурой набора команд RISC-V.
Компания Yadro, разрабатывающая и выпускающая вычислительную технику (в Дубне она сейчас строит большой завод) купила ещё в 2019 году российскую компанию Syntacore — ещё одного ведущего разработчика ядер с архитектурой набора команд RISC-V, и собирается создать процессор общего назначения на этих ядрах.
Кстати, в сети, во многом благодаря ютьюб-блогерам, любящим хайпить, распространились слухи о том, что бенефициаром компании Yadro является IBM. Я сколько ни искал, не нашёл принадлежности к IBM ни Усманова, продающего сейчас эту компанию в составе ИКС-холдинга, ни Черепенникова, покупающего её. Может, кто-то напишет про это в комментариях более конкретно? Но мне кажется, что это просто конкурентная борьба между вполне российскими компаниями неэкономическими методами. При этом Yadro тоже не стесняется с той же целью саботировать импортозамещение, чтобы успеть к раздаче, кто бы спорил.
Заключение
Думаю, что в России нужно разрабатывать хотя бы один процессор с архитектурой RISC-V, чтобы с его помощью протаскивать российские технологии на международный рынок. Экспортный процессор не помешает.
Вместе с тем, конечно, не стоит останавливать развитие уже имеющихся процессоров других архитектур. В каких-то областях они могут оказаться предпочтительнее, а высокая стоимость производства малых партий в связи с ограниченностью их применения может нивелироваться использованием для их производства как раз таки бесфотошаблонной литографии, о которой я писал в начале статьи.
Всё идёт к тому, что специализированных процессоров как в России так и в мире будет становиться всё больше и больше. А значит, востребованность бесфотошаблонной литографии будет повышаться, что открывает возможность как экспорта самих бесфотошаблонных литографов, так и организации фабрик по печати малых тиражей кристаллов на территории России, открытых для зарубежных заказов.
И последняя мысль. Может, сейчас так и делают, а может нет — не знаю. Но мне кажется, что в условиях жёсткой мировой конкуренции за эффективность вычислений, систему команд процессора нужно создавать исходя не из логического её удобства для человека, а исходя из аппаратной эффективности — возможности эффективной аппаратной реализации тех или иных команд.
Исходя из этой концепции не мешало бы разработать эту систему команд (в том числе и для перспективных оптических чипов) и реализовать её в новом российском процессоре, после чего сделать архитектуру открытой. Вот вам и будет российский процессор, который завоюет мир вместо RISC-V. Или RISC-V уже создана с использованием этой концепции?
На сегодня всё. Спасибо, что дочитали. Ставьте нравлики, пишите комментарии и подписывайтесь на канал! Пока! :-)