В настоящее время Россия может производить микропроцессоры на заводе Микрон по техпроцессу 90 нм. Но, к сожалению, есть две проблемы, которые так или иначе в перспективе требуется решить.
Первая проблема — это перегруженность завода Микрон. В настоящее время он перегружен заказами. Чтобы полноценно начать выпуск процессоров Эльбрус, нужно расширение производства. Но для расширения производство нужно оборудование, которого у нас нет. Закупить мы его не можем — никто нам его не продаёт, боясь санкций со стороны США. Создать его сами мы пока тоже не можем. Работы по разработке оборудования находятся ещё в стадии НИРов, и то это оборудование на 350-130 нм. Про 90 нм только осторожные упоминания. Это что касается классической крупносерийной литографии.
Относительно же бесфотошаблонной литографии на 28 нм можно сказать то, что НИРы по ней тоже идут, но это будет относительно мелкосерийное производство, поскольку на печать процессора по такой технологии будет уходить в разы больше времени, и вряд ли обещающая быть более низкая стоимость оборудования сможет полноценно компенсировать скорость количеством установок. Хотя подобная технология России, несомненно, весьма интересна. Да и не только России, учитывая всё возрастающее количество специализированных процессоров всевозможных архитектур, не требующих больших партий, плодящихся во всём мире как грибы после дождя.
Вторая проблема — особенности техпроцесса 90 нм, использующийся на заводе Микрон. Этот техпроцесс (HCMOS10_LP_9M_2.5V) изначально разрабатывался не для микропроцессоров, а для микроконтроллеров, а там свои особенности. В названии технологии буквы LP означают low power. Она рассчитана на создание экономичных микроконтроллеров, и высоких тактовых частот из неё уже не выжать.
Для сравнения возьмём два двуядерных процессора схожей архитектуры (оба VLIW), схожих технологических норм (90 нм), но один Эльбрус 2СМ, выпущенный на Микроне по технологии HCMOS10_LP_9M_2.5V, а другой Intel Itanium 2 Montecito, выпущенный в 2006 году по технологии Intel.
В Итаниуме 1,72 млрд транзисторов, из них 1,55 млрд — это кэш третьего уровня, отсутствующий у Эльбруса. Без кэша получится 170 млн. У Эльбруса же почти в 6 раз меньше транзисторов — 300 млн. Но Итаниум работает на 1600 МГц, а Эльбрус на 300 Мгц, что в 5 раз меньше. И это большая проблема.
Кстати, аналогичный Эльбрус 2С+, имеющий 368 млн транзисторов и производимый на Тайване на фабрике TSMC, имел частоту 500 МГц. То есть, тайваньская технология практически в 2 раза превосходит по частоте Микроновскую. Но даже при её использовании чип не разгоняется до частот Итаниума.
Очевидно, сказывается отсутствие должной оптимизации в самой логике Эльбруса с одной стороны, и в большем количестве операций за такт, с другой стороны. Однако у Итаниума в 6 раз больше транзисторов из-за кэша третьего уровня, который тоже греется, а это должно сдерживать рост частоты, но вот не сдерживает.
Что же делать?
Очевидно, что России нужно максимально интенсифицировать работы по разработке оборудования для производства микропроцессоров. Нас бы на первое время вполне устроил бы стандартный техпроцесс 90 нм. Более того, это последний техпроцесс, при переходе на который закончилось поступательное уменьшение эффективной ширина канала:
Надо сказать, что в России в настоящее время идут НИРы по литографическому оборудованию 350-130 нм, и по созданию фотошаблонов на 90-65 нм. Опытный образец степпера на 350 нм должен появиться к середине 2024-го года, а на 130 нм — к середине 2026-го.
Для справки, Intel Itanium 2 Madison, выполненный по технологии 130 нм, имел частоту 1500 Мгц, что немногим меньше, чем в чипе, сделанном по 90 нм. Так что уже и эта технология выглядит для нас относительно неплохо.
В конце 2025-го года оканчиваются ОКРы и по химии (установкам травления и осаждения), целью выполнения которых является разработка технологий уровня 65 нм и перспективного оборудования мирового уровня для отработки наиболее критических технологических процессов для производства компонентной базы в микроэлектронике на пластинах диаметром до 300 мм.
В середине 2025 должны появиться опытные образцы установок создания фотошаблонов для производства микросхем по топологии 90-65 нм.
Уже к концу 2024-го года ожидается появление опытных установок получения гетероструктур.
Но вот насколько успешными будут все эти изыскания, и как быстро на их основе мы сможем провести ОКРы, а после и выпускать это оборудование серийно?
На сегодня всё. Ставьте нравлики, излагайте ваши размышления в комментариях и подписывайтесь на мой канал. Замечу, что подписка на канал возможна только для зарегистрированных в Яндексе пользователей. Но регистрация — дело секундное и нехитрое, да и у большинства читателей она давно есть. Так что регистрируйтесь, входите в свои аккаунты и подписывайтесь на меня :-) Буду рад!
