Очередная российская микросхема появилась в рознице, которую можно купить прямо вот сейчас. И это уже довольно серьёзный продукт.
Ранее я писал про ультранизкопотребляющий микроконтроллер К1921ВГ015, который можно было свободно купить на Озоне за 500 рублей (пока всё не раскупили), а теперь вот за 87770 рублей (хотя зарубежный аналог можно найти и дешевле, например, за 50000 рублей) можно купить сверхвысокопроизводительный цифровой сигнальный процессор LF-21060-LCW прямо на сайте «разработчика»:
Итак, что это за микросхема? Это статический суперскалярный процессор, оптимизированный для больших задач обработки сигналов и инфраструктуры связи.
Процессор объединяет очень широкую полосу памяти с двойными вычислительными блоками, поддерживающими 32- и 40-битную обработку с плавающей точкой и 8-, 16-, 32- и 64-битную обработку с фиксированной точкой, что значительно повышает производительность процессора.
Статическая суперскалярная архитектура позволяет процессору выполнять до четырех инструкций за каждый цикл, выполняя 24 операции с фиксированной точкой (16-бит) или шесть операций с плавающей точкой.
Три независимые внутренние шины данных шириной 128 бит, каждая из которых подключается к одному из трех банков памяти по 2 Мбит, обеспечивают доступ к данным, инструкциям и вводу-выводу по четыре слова и обеспечивают пропускную способность внутренней памяти 14,4 Гбайт в секунду.
Работая на частоте 300 МГц, ядро процессора имеет время цикла инструкций 3,3 нс. Используя свои функции Single-Instruction, Multiple-Data (SIMD), процессор может выполнять 2,4 миллиарда 40-битных MAC или 600 миллионов 80-битных MAC в секунду.
Архитектура процессора — SHARC (Super Harvard ARChitecture) компании Analog Devices, разработанная для высокопроизводительной обработки сигналов.
Аналог какого процессора?
Название процессора «LF-21060-LCW» и рендер его внешнего вида на сайте «разработчика» вводят в заблуждение. Можно было бы подумать, что процессор является аналогом цифрового сигнального процессора ADSP-21060LCW-160, от производителя Analog Devices:
На самом деле он является полным аналогом другого чипа той же компании — ADSP-TS101S:
Это можно увидеть, например, как из его характеристик, так и типа и «распиновки» выводов его корпуса, указанной в его «даташите»:
А где применяются DSP-процессоры?
Чтобы понять, где будет применяться новый российский процессор, давайте посмотрим, а где вообще применяются цифровые сигнальные процессоры?
1. Военная и аэрокосмическая техника
- Радиолокационные системы: Обработка сигналов в реальном времени для обнаружения целей, управления радарами (например, в системах ПВО).
- Связь и радиоэлектронная борьба: Шифрование/дешифровка сигналов, подавление помех, обработка радиосигналов.
- Авионика: Управление бортовыми системами самолетов и вертолетов, обработка данных с датчиков.
- Космические аппараты: Использование в условиях радиации (радиационно-стойкие версии).
2. Промышленность и энергетика
- Системы автоматизации: Управление промышленными процессами (химические производства, нефтегазовые комплексы).
- Энергетика: Контроль и диагностика энергосетей, обработка данных с датчиков на электростанциях.
- Железнодорожная автоматика: Управление сигнализациями, системами безопасности и мониторинга.
3. Медицинское оборудование
- Диагностические системы: Обработка сигналов в аппаратах МРТ, УЗИ, ЭКГ.
- Мониторинг в реальном времени: Анализ данных с медицинских датчиков в реанимационных отделениях.
4. Телекоммуникации
- Базовая обработка сигналов: Модемы, мультиплексирование, кодирование/декодирование голоса и данных.
- Спутниковая связь: Управление передачей сигналов в условиях задержек и шумов.
5. Аудио- и видеооборудование
- Профессиональная аудиотехника: Цифровые микшеры, эффект-процессоры, системы шумоподавления.
- Видеообработка: Редакция и сжатие видеопотоков в реальном времени (в устаревших системах).
6. Научные исследования
- Сигнальный анализ: Обработка данных в физических экспериментах (например, в ускорителях частиц).
- Сейсмические системы: Мониторинг и анализ землетрясений, вибраций.
Как видите, список большой. И под каждую задачу требуется какая-то своя специфика. Поэтому количество моделей DSP-процессоров довольно велико.
Перемаркировали американский чип?
Первой мыслью у меня была именно такая. А как ещё в кратчайшие сроки импортозаместить кучу микросхем, необходимых для российской промышленности? Найти фабрику, скорее всего, китайскую, где делают ADSP-ADSP-TS101S, купить «даташит» и заказать тот же чип с другой маркировкой...
К тому же, компания Lauftex ведь специализируется на СВЧ-технологиях, а не на процессорах, кому там разрабатывать такие сложные чипы?
Я начал копаться, и выяснил, что ADSP-TS101S был выпущен на рынок в 2002 году и производился, скорее всего, в США на фабриках Analog Devices, вероятно, по техпроцессу 130 нм. Чип давно снят с производства, и доступен только на вторичном рынке.
Тогда я стал копаться, может, в Китае есть современный аналог этому чипу? Официальных аналогов я не нашёл, но известно, что некоторые китайские компании неофициально выпускают чипы, совместимые с устаревшими DSP.
То есть, мы имеем чип, копии которой я нигде не нашёл. Так что есть некоторая вероятность того, что его действительно разработали в России или за рубежом, но недавно и специально по заказу России. Произведён чип, конечно, стопроцентно за рубежом, тут сомнений нет.
Характеристики LF-21060-LCW
Почему не скопировали современный DSP-процессор?
Напрашивается вопрос, ну если скопировали устаревший процессор, то почему не взяли какой-нибудь более новый?
Позволю себе сделать несколько предположений.
Многие критически важные системы (ПВО, авионика, АЭС) десятилетиями могли проектироваться под архитектуру ADSP-TS101S. Уже написано ПО, которое написано и оптимизировано под этот процессор, создана и отлажена схемотехника, оптимизирована под его периферию.
Замена процессора на современный аналог потребовала бы полного перепроектирования системы, переписывания ПО и повторной сертификации — процессов, занимающих 5–10 лет. Например, система управления ракетой, рассчитанная на ADSP-TS101S, не может быть быстро адаптирована под новый DSP без риска сбоев.
ADSP-TS101S десятилетиями мог использовался в условиях экстремальных нагрузок (температура, вибрация, радиация). Его аналог может сохранить устойчивость к внешним воздействиям. Кроме того, сохраняется совместимость с legacy-интерфейсами (например, устаревшие шины данных). Современный DSP, спроектированный с нуля, может содержать скрытые ошибки, неприемлемые, скажем, в системах ПВО или ядерных реакторах.
Ну и ещё причиной, почему не скопирован современный процессор, может быть недоступность образцов для копирования: современные DSP (например, Analog Devices ADSP-21489) защищены аппаратными и программными средствами от реверс-инжиниринга. Кроме того, современные чипы используют многослойные PCB, BGA-корпуса, системы защиты IP, что делает их анализ крайне трудным.
Подытоживая, можно сказать, что Россия копирует устаревшие процессоры, потому что это единственный быстрый и относительно безопасный способ сохранить работоспособность критических систем в условиях санкций. Это тактическое решение, продиктованное срочностью.
А есть ли ещё российские DSP-процессоры?
Может быть, для кого-то это будет неожиданным, но таки да, в России разработано уже довольно много DSP-процессоров и микроконтроллеров с DSP-ядрами, в том числе и относительно высокочастотных.
Например, у Миландра есть DSP-процессор К1967ВН02BG, работающий на частоте 450 МГц (потомок имевшегося уже в 2016-м году К1967BH28 с той же частотой) и К1967ВН04BG, работающий на частоте 230 МГц. Ближайшие аналоги этих процессоров — ADSP-TS201 и ADSP-TS202.
У Элвиса есть радиационно стойкий сигнальный процессор 1892ВМ18Ф с частотой своих DSP-ядер 110 МГц, производимый по техпроцессу 180 нм на Микроне.
Так что просто теперь нужен был для каких-то целей аналог ADSP-TS101S, его и сделали.
Заключение
Можно, конечно, возмущаться, почему мы не разработали и не произвели процессор сами, но есть реальность, в которой у нас банально нет достаточного количества производственных линий, а то оборудование, что есть, перегружено производством большого количества других микросхем,
Поэтому, поскольку производство этого процессора всё равно будет идти за рубежом, а сам процессор является просто аналогом зарубежного, то нет смысла его воспроизводить самостоятельно с нуля, если в Китае уже есть готовое решение, которое можно купить с потрохами и позже самостоятельно допиливать.
Я думаю, что именно так и сделали. Но если у вас есть достоверная информация о том, что реверс-инженеринг с последующим воспроизводством делали всё же наши специалисты, напишите об этом в комментариях.
На сегодня всё. ставьте нравлики, делитесь своими соображениями в комментариях и не забывайте подписываться на канал. Удачи! :-)