Технологии микроэлектроники на пальцах: «закона Мура», маркетинговые ходы и почему нанометры нынче не те. Часть 3

Original author: Avtochontny
  • Translation
image

В третьей части автор оригинальной статьи рассуждает о Зеленограде, памяти и смысле миниатюризации на пальцах.

Disclaimer: Когда-то давно и сам баловался написанием статей про изготовление чипов, а в серии статей «Взгляд Изнутри» даже заглядывал внутрь оных, т.е. тема мне крайне интересна. Естественно, я бы хотел, чтобы сам автор оригинальной статьи опубликовал её на Хабре, но в связи с занятостью он разрешил мне перенести её сюда. К сожалению, правила Хабра не разрешают прямую копи-пасту, поэтому я добавил ссылки на источники, картинки и немножко отсебятины и постарался чуть-чуть выправить текст. Да, и статьи (1 и 2) по данной теме от amartology знаю и уважаю.

Краткое содержание предыдущих серий


Итак, что ж мы узнали из первой и второй части?

До начала 2000-х главным приоритетом при производстве микросхем для вычислительной техники было снижение размеров элементов (транзисторов). Миниатюризация позволяла вмещать больше транзисторов на кристалл, что снижало среднюю стоимость одного транзистора в микросхеме и позволяло повышать тактовые частоты, а также интегрировать больше функционала в один кристалл. Последнее снижало необходимость обращения вовне к медленной внешней шине. Размер транзисторов почти линейно коррелировал с так называемой нормой техпроцесса: при уменьшении технормы в 2 раза линейные размеры транзисторов также уменьшались в 2 раза, а площадь — в 4 раза. Физическая структура самих транзисторов при этом не менялась, просто сокращались размеры.

С начала 2000-х стали сказываться физические ограничения. Размеры транзисторов перестали линейно зависеть от технормы. И чем меньше нанометров заявлялось в техпроцессе, тем слабее это сказывалось на реальных размерах элементов. Каждый шаг в снижении размеров технормы теперь сопровождался изменением физики процесса. Кроме того, по мере миниатюризации стали проявляться побочные эффекты в виде увеличения токов утечки и увеличении паразитного энергопотребления. Это поставило крест на дальнейшем увеличении тактовых частот процессоров. В течении 2000-х тихим сапом произошла смена приоритетов. Теперь главной задачей конструкторов стало не уменьшение размеров транзисторов, а снижение токов утечки. Результатом такой политики стал переход от плоских транзисторов к объемным.

Одним из проявлений усложнения техпроцессов стало увеличение стоимости кристалла с каждым сокращением технормы. Себестоимость производства чипов меняется по одному и тому же графику — сразу после выхода нового техпроцесса цена максимальна из-за низкого выхода годных микросхем, затрат на проектирование и оптимизацию. По мере отладки производства себестоимость снижается, выход годных микросхем увеличивается. Минимальная цена в конце цикла — перед снятием с производства. Раньше стоимость микросхемы, например, по техпроцессу 3 мкм и по 1,5 мкм, была одинаковой на одной и той же стадии жизненного цикла. А поскольку число транзисторов на той же площади вырастало в 4 раза, то цена одного транзистора снижалась в 4 раза.

image

После перехода ниже 130 нм себестоимость чипов стала расти из-за усложнения техпроцессов. Однако из-за увеличения плотности транзисторов себестоимость в пересчёте на один транзистор продолжала снижаться. Так длилось до технормы 28/32 нм. Дальше каждый шаг давался всё с большим удорожанием чипа, а реальные размеры транзисторов сокращались всё меньше. В результате один транзистор на микросхеме с нормой 22 нм и ниже стоит дороже, чем на норме 28 нм (приплыли!).

О Зеленограде


Больше всего народ интересует, конечно, ситуация с российской микроэлектроникой. К сожалению, не силен в зеленоградских делах. Всё, что знаю, что в 2014-м «Микрон» закупил у французской STMicroelectronics технологическую линию на 90 нм перед самым кризисом. А затем самостоятельно оную проапгрейдил до норм 65 нм техпроцесса. Полагаю, французам это не очень понравилось. О переходе на 65 нм отчитались еще в конце 2014-го. Периодически производили на ней опытные партии. Пошли ли они в серию — не знаю (Прим.: вроде бы да — для памяти). Тем не менее, полусуверенные 65 нм в России есть.

Прим.: про Микрон отличный текст выдал BarsMonster, ещё немного тут, ещё пара статей (1 и 2) по теме от amartology.

Главная проблема в том, что 65 нм оказались не очень востребованы. Для основной продукции Микрона достаточно и 90 нм, и 180 нм, и даже — о, ужас! — полностью суверенных 250 нм. Некоторые микросхемы для оборонки до сих поры выпускают по технологиям 3 — 5 мкм (Прим.: особенно под космос, где важна надёжность, а не быстродействие). Просто чем больше размеры транзисторов, тем выше устойчивость к помехам и радиации (UPD: статья про радиационную стойкость микросхем с иным мнением). А сверхбольшие вычислительные мощности для специализированных микросхем, как правило, не нужны.

С другой стороны, производство современных процессоров выгоднее заказывать на Тайване и Китае по технормам 28 нм и ниже (прим.: и опять передаём привет Байкалу). В этом случае разработка архитектуры и топологии полностью российская, но само изготовление кристаллов происходит на тайваньских заводах. Многих смущает, что мол это не совсем наши процессоры получаются. В качестве успокоения можно сказать, что практически все мировые лидеры в такой же ситуации. Собственное полупроводниковое производство осталось только у Intel. Такие бренды, как AMD, Apple, NVidia, Qualcomm, IBM и прочие производятся на заводах TSMC или Samsung. Так, AMD в 2009-м вывел свое производство в отдельную компанию GlobalFoundries, которую купили арабы. Последние технормы они не осилили и отказались от участия в разработке 7 нм техпроцесса, сконцентрировались на «более зрелых» техпроцессах. Сейчас находятся в предбанкротном состоянии, которое намечено на 2024 год примерно, а инженеров готово забрать к себе IBM.

В конце 2018 в Микроне подтвердили свои планы создать в Зеленограде собственное производство на 28 нм. Производство планируют развернуть уже в 2022 году на новой, построенной с нуля фабрике. Реальность сроков под большим сомнением, хотя, конечно, было бы неплохо. 28 нм – это уже другой уровень и производства, и проектирования, позволяющий начать производство принципиально новых изделий. Но об этом ниже.

Вообще ситуация в российской микроэлектронике не такая тухлая, как может показаться. Если учесть, что 12 лет назад самый «тонкий» техпроцесс в стране был 800 нм, даже нынешние полностью российские 250 нм выглядят не так уж плохо. Есть слухи, что освоили технологию «растянутого кремния», перешли с 150 мм пластин на 200 мм, наладили выпуск собственных фотошаблонов. Главной проблемой останется недостаточный спрос и конкуренция с импортом, что никак не позволяет выйти хотя бы к нулевой рентабельности.

Ведутся попытки освоить что-то прорывное. Например, фотолитографию в глубоком ультрафиолете (EUV-литографию).

В этом смысле интересна история с голландской фирмой «Mapper Lithography» (BarsMonster писал о ней, а также статья от CorneliusAgrippa ). Фирма специализировалась на оборудовании и установках многолучевой электронной литографии (МЭЛ).

Электронная литография позволяет работать с разрешениями в доли нм, однако очень энергоемкая и медленная. С помощью нее делают фотошаблоны для оптической литографии. Обычно используют один пучок электронов, который облучает всю площадь. Использование МЭЛ позволяло бы существенно ускорить процесс, хотя и энергопотребление установки сильно возросло.

Голландцы пытались вывести МЭЛ в серийное производство. Хотя бы для мелкосерийных микросхем, где создание набора фотошаблонов не окупается. Т.е. где дешевле наносить рисунок сразу на кремний, чем делать набор масок, и потом штамповать микросхемы с помощью оптической литографии. И здесь Mapper нашел единомышленников в лице РосНано. В 2012-м заключили договор на постройку заводов в Москве и Питере. Завод в Москве был открыт в 2014 году и в тот же год начал выпуск электронных линз.

О прибыльности пока нет и речи, но сами технологии есть и развиваются. С учетом удорожания процессов фотолитографии, МЭЛ может со временем сравняться с ней по стоимости. К сожалению, инвестиции РосНано не спасли саму «Mapper Lithography». Компанию выкупила голландская же ASML – крупнейший в мире производитель фотошаблонов и систем фотолитографии. Направление МЭЛ закрыли, сотрудников Mapper распихали по другим направлениям (прим.: так как в EUV вбуханы такие бабки, что Голиаф не выдержит двоих). Сейчас в мире осталось всего 2 игрока, которые продолжают развивать МЭЛ – американская Multibeam и РосНано.

Где нужны маленькие нанометры?


Рассмотрим крупнейшего контрактного производителя микроэлектроники – тайваньский TSMC. Вот отчет за 2 квартал 2018:

image

Как видим, на самые тонкие процессы приходится только 38% выручки компании, а 19% приходится на 90 нм и больше. Немецкая X-FAB, например, вообще использует технологии только 130 нм и выше, и не страдает от этого.

Рассмотрим основные направления современной электроники:

  1. Силовая электроника. Здесь тонкие процессы не только не нужны, а даже невозможны. Поскольку они работают только на напряжениях в районе 1 В. Для силовой электроники требуются другие концентрации примесей и вертикальные размеры слоев. Само понятие норма техпроцесса имеет другой смысл. Она рассчитывается, не исходя из минимально возможного технологически, а вытекает из рабочих напряжений и плотности тока. Размеры силовых элементов рассчитываются исходя из пиковой силы тока.
    Прим.: будучи на заводе ABB в славном городе Lenzburg, был приятно поражён тем, какой широкий ассортимент продукции они выпускают и как делают failure analysis битых преобразователей тока.
  2. Промышленная электроника. Это различные промышленные микроконтроллеры и системы управления механикой. Как правило работают с напряжениями в пределах от нескольких вольт до десятков вольт. Рабочие технормы там обычно от 130 нм. Для промышленной электроники не требуется миллиардов транзисторов и кэш-память в сотни МБ, т.к. выполняется обычно ограниченный набор операций. Микроконтроллеры более специализированы, чем микропроцессоры для вычислительных систем. Часть кода и инструкций там «зашиты» в сам кристалл на этапе изготовления, а не загружаются программно. Благодаря этому на родных операциях работают быстрее. Самое большое значение здесь имеет надежность.
  3. Военная, космическая и радиационно-стойкая электроника. Здесь технормы начинаются от 250 нм. Меньше просто нельзя, т.к. с уменьшение размеров транзисторов резко растет число сбоев от воздействия радиации и помех. Также как промышленная электроника, это, как правило, специализированные микросхемы с меньшими требованиями к производительности.
  4. Бытовая и автомобильная электроника. Аналоговые, аналого-цифровые схемы и цифро-аналоговые микросхемы. Тенденция здесь – объединение всего функционала (и цифрового и аналогового) в один кристалл. Кроме силовых транзисторов естественно. Например, однокристальные телевизоры. Проблема здесь в том, что, как правило, число требуемых транзисторов невелико. Для нормального функционирования устройства за глаза хватает десятков тысяч транзисторов. При технологиях меньше микрона вся занимаемая ими площадь – доли квадратного миллиметра. Часто контактные площадки под выводы занимают больше площади, чем сама логика. Поэтому и пытаются впихнуть в такие микросхемы все что можно – электронные часы с будильником, радиоприемник и прочие побочные функции в чип стиральной машинки. Себестоимость получается практически та же. Заморачиваться с маленькими нанометрами при таких раскладах смысла никакого. Тем более есть ограничения из-за наличия аналоговых биполярных транзисторов и заметных рабочих токов. Использовать меньше 90 нм даже в цифровой части нет смысла (UPD: amartology 28 nm based CMOS for ADC and DAC). Ситуация может измениться с распространением «интернета вещей» (IoT).
  5. RFID-метки. Это чипы для разных карт, электронных ключей, метки товаров. Они состоят из небольшой микросхемы и пленочной антеннки. Микросхема сделана из репрограммируемой памяти на основе КМОП и управления наведенным питанием на биполярных транзисторах. Размеры кристалла меньше 1 мм2. Число транзисторов обычно невелико, постоянного питания нет. Поэтому требования к дешевизне одного транзистора и энергопотребление не актуальны. Главное – длительность хранения значения памяти в пассивном режиме. Как писал уже, при нормах ниже 130 нм увеличиваются токи утечки, и, соответственно, в ячейках значение может быть утеряно. Техпроцесы ниже 90 нм не просто не актуальны, они вредны.
    Прим.: разбор RFID есть тут, а скоро будет ещё немного гикпорна.
  6. Вычислительная техника. Процессоры, память, контроллеры. По стоимости это львиная доля современного рынка электроники. Вот здесь действует правило: чем больше транзисторов в кристалле, тем лучше. В отличии от специализированных контроллеров здесь весь набор команд и инструкций загружается программно. Отсюда высокие требования к производительности – цена универсальности.

Российские предприятия в состоянии (прим.: с оговорками и натяжками) выпускать первые 5 групп микросхем, кроме IoT. Правда, по обороту рынка в деньгах они все вместе сильно уступают 6-й группе.

Смысл миниатюризации


Некоторые интересовались: а почему так важно впихивать максимум транзисторов на единицу площади? Что мешает сделать просто кристалл побольше или сделать 2 кристалла вместо одного.

Для вычислительной техники это очень важно. При современных частотах на размер кристалла имеется физическое ограничение. Это скорость света, она же скорость распространения электрического сигнала. Скорость всего 300 млн метров в секунду (прим.: это для вакуума, и она несколько меньше на диэлектрическую константу, из-за распространения в среде). В процессоре с тактовой частотой в 3 ГГц электрический сигнал за такт пробегает 10 см. При этом, за такт не только транзисторы должны изменить свое состояние, но и должны устояться все переходные процессы. Для этого нужен запас минимум в 3 раза. Т.е. самый дальний транзистор в кристалле не должен быть дальше 3 см от тактового генератора. Генератор ставят в центре чипа, значит вся схема должна вписываться в круг радиусом 3 см от центра кристалла (можете проверить на своих ПК ;) ). Для кристалла квадратной формы получаем максимальный размер 4х4 см. Чем выше частота, тем меньше предельные размеры.

Теплоотвод. Чем больше размер кристалла, тем труднее отводить тепло с центральной части. А это чревато.

Чем меньше линейные размеры транзисторов, тем меньше паразитные емкости и быстрее проходят переходные процессы. Соответственно, выше быстродействие и ниже ток перезарядки.

Теперь почему один процессор с 4 млн транзисторов, например, лучше 4 процессоров по 1 млн транзисторов. Для начала вопрос цены. Кристалл с 4 млн транзисторов будет стоить ненамного дороже кристалла с 1 млн транзисторов. Поскольку создаются в едином техпроцессе. Кроме чипа микросхема состоит еще и из корпуса и золотых выводов из кристалла. А золото металл недешевый. Условно для 1-милионной микросхемы нужно 300 контактов (1200 для 4-х микросхем), для 4-милионной — 308. Выгода очевидна.

Потом 4 микросхемы будут между собой взаимодействовать через внешнюю шину, а она в разы медленнее тактовой частоты самого процессора (см. пункт про скорость света). Прим.: да есть решение от AMD с Infinity Fabric, но это отдельная тема. Получается, что 4 процессора могут работать только в режиме изолированных задач. В то время как 4 ядра внутри одной микросхемы могут работать как кластер, оперативно распределяя задачи и обмениваясь на тактовой частоте процессора.

Поэтому желание сделать транзисторы максимально мелкими, и запихать в кристалл все, что можно имеет под собой рациональное обоснование.

Перспективы


Получается, что с первыми пятью группами микроэлектроники в России все не так уж и плохо. Проблемы с рентабельностью и ценой, но технологические возможности имеются. С вычислительной техникой сложнее. Можно конечно сделать Байкал или Эльбрус по 65 нм технологии. Это эпоха Intel Pentium 4 (пичаль!). Вот только при таких мизерных сериях стоимость будет запредельной. Или, как вариант, продавать ниже себестоимости за счет бюджета. А на фига? Пока не прикрыли возможность, проще и дешевле производить на Тайване (что, собственно, и делается).

С выходом на мировой уровень и большие серии, кажется, беспросветный мрак. Но и здесь появился лучик света. Связан он с появлением новых типов электронной памяти. Чтобы объяснить, с чем связан оптимизм, придется слегка влезть в технические детали.

Основные типы электронной памяти


Статическая оперативная память или SRAM.
По сути это транзисторная схема на полевых транзисторах любых транзисторах, MOSFET, JFET, BJT, HEMT. Давно известные логические триггеры.

image

Стандартной является шеститранзисторная ячейка памяти. Хотя бывают и 8- и 10-транзисторные.

image

Благодаря перекрестной обратной связи внутри, она хранит свое состояние даже при отсутствии сигнала на входе. Пока есть питание конечно. Используются те же МОП транзисторы, потребляют они только ток переключения при изменении значений. В статическом состоянии потребляется только паразитный ток утечки.

Плюсы – высокая скорость чтения и записи (на уровне тактовой частоты), низкое энергопотребление, четкость хранения значения, стандартная технология
Минусы – энергозависимость, большая занимаемая площадь на кристалле.

Используется обычно, как встроенная кэш-память процессора. Производят и отдельные микросхемы SRAM, но сейчас это скорее экзотика.

Динамическая оперативная память или DRAM.
Ячейка динамической памяти представляет из себя один слегка модифицированный КМОП-транзистор:

image

Отличие от стандартного МОП-транзистора в том, что контакт к стоку не подключается к шине, а трансформируется в небольшой плоский тонкопленочный конденсатор Металл – Диэлектрик – Кремний. Если конденсатор заряжен – логическая «1», не заряжен – логический «0». Все управление ячейками осуществляется схемой управления – контроллером. Ячейки памяти объединены в строки и столбцы, образуют плоскую матрицу. Строки объединяются затворами, столбцы истоками.

При записи на затвор подается напряжение, транзистор открывается. Если на исток от контроллера в этот момент подается напряжение, появляется ток и конденсатор заряжается. Нет напряжения, не заряжается. Запись идет одновременно на всю строку.

Чтение аналогично, только контроллер находится в режиме чтения. Подается напряжение на затворы. Если конденсатор был заряжен, потечет ток (логическая 1), если не заряжен, тока нет (логический 0). Считывается также вся строка разом. После считывания конденсаторы разряжаются, все ячейки устанавливаются в 0. Контроллер на основе полученных данных производит повторную запись строки.

На самом деле чтение и запись происходят постоянно, даже при отсутствии активности. Дело в том, что емкость конденсатора очень маленькая, он быстро разряжается, в течении миллисекунд или десятков мс. Поэтому фоном идет постоянная регенерация (чтение и повторная запись строк). Как только регенерация останавливается, в течении сотых долей секунды данные во всех ячейках обнуляются.

Плюсы динамической памяти – компактность.
Минусы – меньшее быстродействие, высокое энергопотребление, сложность управления, энергозависимость.

Однако несмотря на все недостатки, все модули оперативной памяти сейчас типа DRAM. Кроме редкой экзотики. Компактность все пересилила.

Репрограммируемая память, Flash-память и EEPROM.
Строится на основе полевых транзисторов с плавающим затвором:

image

Под управляющим затвором есть еще один, ни к чему не подключенный и окруженный со всех сторон диэлектриком – «плавающий затвор». Заряд попадает в плавающий затвор и влияет на формирование канала. Зарядам из плавающего затвора деваться некуда, поэтому ячейка сохраняет значение даже при выключенном питании. В зависимости от деградации окружающего диэлектрика заряд может храниться от нескольких месяцев до десятков лет.

image

В простейшем случае для получения единицы можно загнать положительный заряд, тогда транзистор будет все время открытым. В реале используют отрицательный заряд, который еще сильнее «запирает» канал.

Как происходит чтение. На управляющий затвор подается положительное напряжение чуть выше порогового. Если плавающий затвор разряжен, то в базе образуется канал и транзистор открывается – логическая «1». Если заряжен, то он компенсирует напряжение управляющего затвора, и канал не образуется. Транзистор закрыт, логический «0».

С чтением все просто. Главная проблема — запись. Нужно загнать заряд в изолированный затвор или снять его. В разное время использовали облучение ультрафиолетом, лавинный пробой, инжекцию высокоэнергичных электронов, туннельный пробой.

С лавинным пробоем понятно. Дают высокое напряжение, оно пробивает диэлектрик и заряжает плавающий затвор. Для разрядки пробой в другую сторону. Но лавинный пробой такая вещь, это как удар током для человека. Убить не убьет, но после 10-го раза здоровье может пошатнуться. Поэтому число циклов перезаписи было ограничено.

При инжекции электронов пробоя не происходит, просто под действием напряжения электроны с высоким уровнем энергии прорываются сквозь окисел и попадают в плавающий затвор (или из него). Минусы метода – длительность перезаписи и высокое напряжение.

По мере утончения слоев диэлектрика до единицы нм, появилась возможность заряжать и разряжать плавающий затвор с помощью туннельного эффекта. Электрическим полем смещаем энергетическую структуру слов так, чтобы напротив затвора оказывались или заполненные электронами уровни или свободные уровни. Тогда электроны туннелируют или туда, или обратно. Благодаря этому число циклов перезаписи достигло тысяч или десятков тысяч. Зависит от материала и качества диэлектрика.

Плюсы – энегронезависимость, компактность, приличная скорость чтения.
Минусы – длительное время записи, высокие напряжения записи, деградация по мере работы.

Используется в SSD устройствах и RFID-метках.

Прим.: кстати, флешку тоже пилили в своё время для опытов…

Магниторезистивная память, MRAM.
Новый тип памяти. По принципу работы похож на DRAM, но вместо электрического конденсатора используется магниторезистивная ячейка. Магниторезистивная ячейка – это структура, электрическое сопротивление которой зависит от направленности магнитных доменов.

Состоит из 2-х слоев ферромагнетика, между которыми тонкая (около 1 нм) пленка диэлектрика. Первый слой представляет ферромагнетик с постоянной намагниченностью, второй с переменной, так называемый свободный слой. Если домены первого и второго слоя расположены сонаправленно, электроны могут активно туннелировать через диэлектрик, высокий туннельный ток. Если домены противоположно ориентированы, то туннельный ток на порядки слабее.

Схематически магниторезистивную ячейку можно представить, как резистор с двумя значениями сопротивления – высоком и низким. Свободный слой хранит вектор намагниченности неопределенно долго и без внешнего питания. То есть этот тип памяти энергонезависим.

image

С чтением все просто: подаем напряжение на затвор транзистора, через него и магниторезист начинает течь ток. Если сопротивление маниторезиста высокое, то слабый ток, если низкое, то сильный ток. По величине тока и определяется логический «0» или «1».

image

Проблемы опять с записью. Разрабатываются десятки способов, каждый из которых имеет свою аббревиатуру.

Изначально перезапись свободного слоя производилась сильным током. Но это высокое энергопотребление при записи. Плюс, в этом случае ячейку нельзя сделать меньше сотен нм, иначе перезаряжаться будут и соседние ячейки. Микросхемы памяти такого вида имеют емкость максимум 16 МБ.

Поэтому разрабатываются другие методы – локальным термическим нагревом, ступенчато, с использованием антиферромагнетиков, спиновым током. Последний вариант сейчас представляется самым перспективным. Физика там сложная, переходящая в квантовую механику. Поэтому замнём для ясности.

Еще одним достоинством MRAM является то, что магниторезистивные ячейки не требуют отчуждения места на кристалле. Они располагаются сверху, над КМОП структурой. Т.е. сначала формируем все слои КМОП, первые слои металлизации, все покрывается окислом. Потом сверху сплошняком первый слой ферромагнетика. Вытравливаем лишнее, затем то же со слоем диэлектрика и вторым ферромагнетиком. Получается очень компактная структура.

Магниторезистивная память сейчас считается самой перспективной. Некоторые даже заявляют, что с ее внедрением в серию вообще исчезнет разделение памяти на оперативную и постоянную. Будет просто память. В частности, операционку не нужно будет загружать, она сразу будет работать из памяти при включении питания. Как TR-DOS на Синклерах в старые добрые времена. Там ядро операционки работало из ПЗУ.

Какое место здесь занимает Россия. В разработке MRAM наши хоть и не лидеры, но на передней линии. Во всяком случае пока. Есть такая российская компания «Крокус Наноэлектроника», которая занимается памятью STT MRAM, т.е. MRAM переносом спинового момента (подробнее).

Это дает нашим производителям окно возможностей, чтобы пробиться на мировой рынок производителей микросхем для вычислительной техники. Окошко не очень большое, но оно есть. Нужна воля, деньги и собственные техпроцессы на 28 нм.

Заключение


Я считаю, что одна из наших главных проблем заключается в менталитете. Это привычка впадать в эмоции, опускать руки и заниматься самобичеванием. Вместо того, чтобы методично и целенаправленно работать. В микроэлектронике это проявляется особенно остро. Надо просто вспомнить старую русскую пословицу: глаза боятся, а руки делают.

Мировые лидеры уперлись в физические ограничения, отрасль от бурного роста переходит к медленному развитию. Прорывы типа квантовых процессоров пока на далеком горизонте. Ближе чем телепортация, но, скорее всего, не в нашей жизни. В ближайшие 20 лет среди игроков на поле микроэлектроники может кардинально смениться состав лидеров. Главное тут не щелкать клювом.

Часть 1 и часть 2.


Не забудьте подписаться на блог: Вам не сложно – мне приятно!

И да, о замеченных в тексте недочётах просьба писать в ЛС.

P.S.: Минутка рекламы. В связи с последними веяниями «моды», хотел бы упомянуть, что МГУ открывает в этом году постоянный кампус (а учит уже 2 года!) совместного университета с Пекинским Политехом в Шеньчжэне. Есть возможность выучить китайский, а также получить сразу 2 диплома (IT-специальности от ВМК МГУ в наличии). Подробнее о ВУЗе, направлениях и возможностях для студентов можно узнать тут. Приём документов — до 10 июля!

Небольшое видео для наглядности о творящемся беспределе

AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

More
Ads

Comments 114

    +7
    Для основной продукции Микрона достаточно и 90 нм, и 180 нм, и даже — о, ужас! — полностью суверенных 250 нм. Некоторые микросхемы для оборонки до сих поры выпускают по технологиям 3 — 5 мкм (Прим.: особенно под космос, где важна надёжность, а не быстродействие). Просто чем больше размеры транзисторов, тем выше устойчивость к помехам и радиации. А сверхбольшие вычислительные мощности для специализированных микросхем, как правило, не нужны.
    Боже, что вы несёте вообще? Вот я же специально написал статью о том, что все эти заблуждения — неправда, но все равно их тащат и тащат.

    На профильной научной конференции в этом году будет обсуждаться радстойкость finFET с каналами из экзотических материалов, в будущем году в серию должен пойти специализированный радстойкий процессор на 28 нм FDSOI, а вы продолжаете твердить мантры про 3-5 микрона и ненужность высокой производительности. Камон, 2019 год на дворе.
      +5
      Ой, я прочитал еще раз и не по диагонали… Какой мрак(

      В конце 2018 в Микроне подтвердили свои планы создать в Зеленограде собственное производство на 28 нм. Производство планируют развернуть уже в 2022 году на новой, построенной с нуля фабрике. Реальность сроков под большим сомнением, хотя, конечно, было бы неплохо. 28 нм — это уже другой уровень и производства, и проектирования, позволяющий начать производство принципиально новых изделий.
      А мировые производители оборудования для микроэлектронных фабрик подтвердили свои планы не продавать «Микрону» оборудование для 28 нм (и для 65), пока в России не будут сняты международные санкции. Голланды, говорят, очень обижены за сбитый «Боинг».

      наладили выпуск собственных фотошаблонов.
      Пруфов, как и в прошлой статье, не будет?

      Промышленная электроника. Это различные промышленные микроконтроллеры и системы управления механикой. Как правило работают с напряжениями в пределах от нескольких вольт до десятков вольт. Рабочие технормы там обычно от 130 нм.
      28 нм «Байкал-Т1» — это промышленная электроника в чистом виде. Не самая передовая притом.

      Про чушь относительно проектных норм в радстойких схемах повторяться не буду, там просто буллшит-бинго из предрассудков.

      Бытовая и автомобильная электроника. Аналоговые, аналого-цифровые схемы и цифро-аналоговые микросхемы. Использовать меньше 90 нм даже в цифровой части нет смысла.
      Три секунды в гугле приводят нас на сайт Analog Devices:
      High Speed Converter Innovations on 28 nm CMOS

      Introducing the first of a new line of RF converters designed for GHz bandwidth applications such as 4G/5G multiband wireless communications base stations, multi-standard production test systems, and defense electronics. Based on 28 nm CMOS technology, these ADCs and DACs provide best-in-class bandwidth, power and dynamic range to cover the largest number of signal bands.


      Российские предприятия в состоянии (прим.: с оговорками и натяжками) выпускать первые 5 групп микросхем
      Получается, что с первыми пятью группами микроэлектроники в России все не так уж и плохо.
      Как только найдете в России техпроцесс 180 нм и 200 вольт для силовой и автомобильно электроники, напишите мне пожалуйста. В специфических техпроцессах отставание гораздо больше, чем просто в нанометрах для процессоров.

      Некоторые интересовались: а почему так важно впихивать максимум транзисторов на единицу площади? Что мешает сделать просто кристалл побольше или сделать 2 кристалла вместо одного
      На самом деле предельный размер кристалла ограничивает не то, что написано выше, а размер маски для фотолитографии, определяемый имеющимся на рынке оборудованием.

      Статическая оперативная память или SRAM.
      По сути это транзисторная схема на полевых транзисторах.
      По сути SRAM может быть на любых транзисторах, MOSFET, JFET, BJT, HEMT. Это не начиная придираться к тому, что КМОП-транзисторов не существует.

      Магниторезистивная память сейчас считается самой перспективной.
      Кем? Этот вопрос довольно давно перестал быть тривиальным — примерно с первыми большими провалами MRAM относительно предсказываемого ей светлого будущего. Сейчас она гораздо больше претендует на роль интересного нишевого решения, чем на роль спасителя индустрии.

      Нужна воля, деньги и собственные техпроцессы на 28 нм.
      А какая принципиальная разница между тем, что сейчас есть 90 нм против 7 нм у остального мира, а будет 28 нм против 2 нм у остального мира?

      Я считаю, что одна из наших главных проблем заключается в менталитете. Это привычка впадать в эмоции, опускать руки и заниматься самобичеванием. Вместо того, чтобы методично и целенаправленно работать.
      Одна из главных проблем вас и автора статьи — несение в массы фигни без малейшей рефлексии и попытки разобраться, как оно обстоит на самом деле.
        –1
        Всё плохо…
          +2
          Да, реально, я прочитал статью и в ней значительная часть — плохо, а еще некоторая — очень плохо. А еще я уже бывал в ситуациях, когда такого же рода каша находится в голове у эффективных менеджеров, распределяющих деньги. И берут они эту кашу явно не из свежих статей в профильных журналов, а из таких вот тем на Хабре.
          +1
          А мировые производители оборудования для микроэлектронных фабрик подтвердили свои планы не продавать «Микрону» оборудование для 28 нм (и для 65), пока в России не будут сняты международные санкции. Голланды, говорят, очень обижены за сбитый «Боинг».

          Блин, amartology, я тебя уважаю, но сам же иногда попадаешь в просак…
          ARM архитектуру под любые нишевые решения от ТВ-дандлов до своей «малинки» можно пилить и на 40/65 нм без проблем (AMLogic делает чипы для вендроид-ТВ, BCM2835 в малинке тоже далеко не 28 нм). Хотел пруф — ня, тут табличка получше! Вот под IoT решения ребята предлагают на 65 нм CMOS. Или вот ещё R&D c 60/65 нм техпроцессом.

          Надо понимать, что фабрики с техпроцессом ниже 200 нм уже вряд ли куда-то денутся, потому что эксимерный лазер выбросить на помойку, мягко говоря, жалко. Их всё равно придётся нагружать работой. Одна фарика 28 нм или даже две весь IoT не вытянут.

          Одна из главных проблем вас и автора статьи — несение в массы фигни без малейшей рефлексии и попытки разобраться, как оно обстоит на самом деле.

          Ок. Сможешь написать, что нам делать и куда бежать? Но только без «где-нибудь купим», а так чтобы надо делать то-то и то-то, чтобы получить на выходе вот это, тогда мы станем лидерами в том-то. Deal?!

          Со своей стороны замечу, что зная ситуацию с рынком LED в РФ не только снаружи, но и слегка из инсайдов, на 90-95% могу сказать, что у нас были хорошие шансы, но мы всё — да простит меня Юра — по… ли.
            +4
            ARM архитектуру под любые нишевые решения от ТВ-дандлов до своей «малинки» можно пилить и на 40/65 нм без проблем (AMLogic делает чипы для вендроид-ТВ, BCM2835 в малинке тоже далеко не 28 нм). Хотел пруф — ня, тут табличка получше! Вот под IoT решения ребята предлагают на 65 нм CMOS. Или вот ещё R&D c 60/65 нм техпроцессом.
            Что-то разумеется, можно делать. Как Intel производит процессоры по 14 нм, когда AMD это делает по 7 нм. 65 нм радикально дешевле, поэтому он много где востребован. Сегодня. Фабрики 28 нм сегодня в России нет. Но будущее интернета вещей — это специализированные LP техпроцессы (вероятно FDSOI) с проектными нормами 28-16 нм. А мы говорили именно про будущее.

            Надо понимать, что фабрики с техпроцессом ниже 200 нм уже вряд ли куда-то денутся
            Разумеется, они никуда не денутся. Они прекрасно используются, рынок технологий с пластинами 200 мм как минимум не падает, а как максимум растет. Только для успеха на нем сегодня и завтра нужна специализация и куча технологических наворотов.

            Ок. Сможешь написать, что нам делать и куда бежать? Но только без «где-нибудь купим», а так чтобы надо делать то-то и то-то, чтобы получить на выходе вот это, тогда мы станем лидерами в том-то. Deal?!
            Начать что-то делать почти наверняка придется с серьезных изменений в российской внешней политике, поэтому писать я ничего не буду, Хабр не место для политических дискуссий. И это не имеет отношения к тому, что не стоит заниматься распространением глупостей про невозможность сделать радстойкие микросхемы на современных проектных нормах.

            Также на всякий случай напомню, что в моем предыдущем комментарии было одиннадцать содержательных тезисов, десять из которых были проигнорированы, а на один был получен ответ невпопад (потому что получить на тезис «ни 28, ни 65 нм в России не будет» ответ «можно делать на 65 и 40» — это невпопад).

              0
              65 нм радикально дешевле, поэтому он много где востребован. Сегодня.

              Так если не делать сегодня, то когда ещё-то?!

              Начать что-то делать почти наверняка придется с серьезных изменений в российской внешней политике, поэтому писать я ничего не буду, Хабр не место для политических дискуссий.

              Китаю и Huawei, например, с десятком компаний тоже предложете внешнюю политику поменять. Я ж говорю без фраз «всё пропало», «кто-то там виноват», «срочно надо закупить линию там-то».

              «ни 28, ни 65 нм в России не будет»

              Формально на Микроне существует линия под 65 нм, по краней мере, в процессе освоения.
                +5
                Формально на Микроне существует линия под 65 нм, по краней мере, в процессе освоения
                Она в этом процессе освоения уже лет пять. Технология называется «кремний на бумаге». Есть мнение, что была успешно сдана ОКР по созданию техпроцесса, поэтому сказать, что его нет, нельзя, иначе можно попасть на деньги или сесть в тюрьму. Зато можно бесконечно проводить «освоение производства», пока не дадут денег на 28 нм, и 65 станут не нужны.
                  +1
                  Погодите-ка…
                  Не отстают и российские разработчики — в дорожной карте НИИСИ РАН на будущий год значится выход радстойкого процессора на 65 нм, а публикации на эту тему говорят о создании платформы разработки, то есть у этих проектных норм большое будущее не только в Европе, но и в России.

                  Но у НИИСИ свои мощности только до 250 нм, хотя и выпускают на 65 нм кое-что (внизу страницы) аж с 2016ого года, т.е. производство всё же на Микроне…
                  Так «кремний на бумаге» или в реале?
                    +5

                    Если у НИИСИ вышел чип на 65 и у Микрона вышло объявление "Даешь 65", то из этого еще не следует, что НИИСИ выпускается у Микрона.
                    https://www.niisi.ru/devel.htm 65 нм заявлено для продуктов "K32TMR65 SIC65 K64FT65 1890ВМ128 1890ВМ8Я 1890ВМ9Я 1890ВМ108"


                    На сайте пишут https://www.niisi.ru/orvs.htm "Изготовление микросхем промышленного применения ведется на зарубежных фабриках (TSMC, UMC, GLOBALFOUNDRIES, XFAB)."


                    1890ВМ8Я, 1890ВМ9Я, 1890ВМ108(базис-б2), радстойкий К64 заявлены сотрудником НИИ в 2017 как TSMC 65 нм — http://kpda.ru/upload/iblock/c1f/niiciran_aryashev.pdf#page=17
                    Там же — 1890ВМ128(Процессор-И7), 1890ВМ118, ЦОС, СнК 16 x К64 — TSMC 28 нм.
                    Про отечественные 65 нм написали так "… системы на кристалле, реализованные по технологии 65 нм TSMC с возможность перевода на отечественное производство"

                      +4
                      НИИСИ всю свою историю успешно сотрудничает с зарубежными фабриками. Радстойкие платформы НИИСИ и IMEC делаются на одном и том же техпроцесссе от TSMC. Очень жаль, но Микрон тут решительно ни при чем.
                    +4
                    Китаю и Huawei, например, с десятком компаний тоже предложете внешнюю политику поменять. Я ж говорю без фраз «всё пропало», «кто-то там виноват», «срочно надо закупить линию там-то».
                    У Китая не сравнимые с российским объем внутреннего рынка, размер присутствия на внешнем и имеющиеся в наличии ресурсы. Поэтому Китай может вести экономическую войну, а не делать хорошую мину при плохой игре. Когда размер российской экономики станет сравним с размером китайской, тогда можно будет говорить о других способах развития промышленности, не включающих в себя встраивание в глобальную продуктовую цепочку и смену парадигмы внешней политики. А прямо сейчас российский рынок микросхем слишком мал для того, чтобы загрузить даже одну современную фабрику, даже с учётом госзаказа. Ничего личного, просто немного экономики и математики.
                      +1
                      Спасибо, за Китай знаю.

                      Замечательно, т.е. собственное производство и кафедры ВУЗов надо закрыть, ибо мы под санкциями, оборудования нам продать никто не сможет никогда, зачем тратиться на то, чего никогда не будет, рынок маленький, потребления нет. Верно понимаю?
                        +3
                        Чтобы собственное производство могло быть коммерчески успешным в отрыве от госзаказа и было для отрасли драйвером, а не якорем, его надо ориентировать на More than Moore на имеющихся нанометрах, а не на погоню за новыми бюджетными вливаниями. TSMC строят новый завод под пластины 200 мм, потому что у них дефицит мощностей и много заказов, Globalfoundries в прошлом году презентовали новый силовой техпроцесс 180/350 нм. Я вас не просто так спрашивал про высоковольтный 180 нм техпроцесс: это все приносит и много лет будет приносить хорошие деньги, если делать все правильно и применять мозги. А мозгов в России, в отличие от современного литографического оборудования, пока ещё достаточно.
                          +1
                          Я боюсь что от проблемы ограниченного внутреннего рынка даже создание хорошего специализированного техпроцесса не спасет. Узкий рынок, еще более узкая специализация — как это все будет окупаться?

                          Да и с мозгами, на мой взгляд, в России ситуация довольно паршивая на самом деле. Они у нас есть, да, но их так мало что едва ли на этом ресурсе можно что-то построить
                            +2
                            Я боюсь что от проблемы ограниченного внутреннего рынка даже создание хорошего специализированного техпроцесса не спасет. Узкий рынок, еще более узкая специализация — как это все будет окупаться?
                            С хорошим More than Moore можно и нужно быть конкурентоспособными на внешнем рынке. И это не «узкая специализация» на самом деле. Это микропроцессоры общего назначения — это узкая специализация, а например в современных неэлектрических автомобилях электроника составляет около трети стоимости. В электрических — больше половины. И по объему это сотни интегральных схем на каждый автомобиль (даже без учета например свтодиодных фар). И большая часть этого великолепия пригодна к производству на уже сейчас имеющихся в России проектных нормах, если разработать подходящие специализированные техпроцессы. «Микрон», собственно, молодцы, они понимают это и в начале года сертифицировались для поставок автоэлектроники, а также активно занимаются интернетом вещей. И это то, что на самом деле важно и нужно для российской микроэлектроники, а не новые нанометры.

                              0
                              Я согласен что мы можем быть конкурентоспособными на внешнем рынке, но как Вы сами уже заметили для этого надо внешнюю политику страны менять. А с текущей политикой, в общем-то, Tiberius верно замечает что чисто из экономических соображений впору закрывать кафедры уже сегодня и не дергаться, вложения там заведомо не окупятся.
                                0
                                И большая часть этого великолепия пригодна к производству на уже сейчас имеющихся в России проектных нормах, если разработать подходящие специализированные техпроцессы. «Микрон», собственно, молодцы, они понимают это и в начале года сертифицировались для поставок автоэлектроники, а также активно занимаются интернетом вещей.

                                Кремний на бумаге опять?! Али как?
                                Так я про то и говорю, что 28 нм хорошо бы иметь, но можно и на 65 нм много чего производить для современных применений внутри России. Просто для этого нужна воля свыше, иначе не работает.
                              0
                              надо ориентировать на More than Moore на имеющихся нанометрах, а не на погоню за новыми бюджетными вливаниями.

                              Очередная попытка создать iPhone X с нуля или попытка 9 беременными родить ребёнка за месяц… Оно так не работает, чтобы понимать все тонкости техпроцессов надо не прыгать в 7 нм и покупать готовую линию, а планомерно проходить все этапы от и до, тогда и своя школа по разработке будет, и свои материаловеды, и т.д.

                              К счастью или к сожалению, наша силовая электроника — техпроцесс 3 микрон на ВЗПП-Микрон в Воронеже. Если мне не изменяет память, то один из передовиков производства силовой микроэлектроники — ABB — в славном городе Lenzburg имеет производство на субмиронном техпроцессе.
                                +2
                                Так я про то и говорю, что 28 нм хорошо бы иметь, но можно и на 65 нм много чего производить для современных применений внутри России.
                                Так можно и на 180 нм тоже. К ним только надо прикрутить соответствующие запчасти.

                                Очередная попытка создать iPhone X с нуля или попытка 9 беременными родить ребёнка за месяц…
                                Нет, почему? Фабрики уже есть, разработчики уже есть, даже какие-то клиенты на силовые чипы уже есть — база довольно хорошая.

                                Если мне не изменяет память, то один из передовиков производства силовой микроэлектроники — ABB — в славном городе Lenzburg имеет производство на субмиронном техпроцессе.
                                Мировой мэйнстрим для силовых интегральных схем — 180, 350 или 600 нм для цифровой и аналоговой части, а непосредственно силовые высоковольтные транзисторы в любом случае имеют длину канала 1-2 мкм. И этот уровень технологически вполне достижим в России, и школа разработки силовых микросхем какая-никакая имеется.

                                К счастью или к сожалению, наша силовая электроника — техпроцесс 3 микрон на ВЗПП-Микрон в Воронеже.
                                Во-первых, брянский «Кремний Эл» запустил в этом году линию силовой электроники с проектными нормами 500 нм и работает над нормами 350. Во-вторых, на прошлогодней конференции МЭС была статья про LDMOS от НИИСИ. В-третьих, в силовые микросхемы целится «Ангстрем-Т» со своим 250 нм процессом. В-четвертых, «Ангстрем» (обычный, не «Т») сейчас занимается постановкой в производство приборов на основе карбида кремния. В-пятых, у «Микрона» огромный опыт производства силовых микросхем на своих старых технологиях, и этот опыт наверняка можно перенести на проектные нормы 180 нм, если к ним прикрутить LDMOS на 12-40-100-200 В.
                                Так что нет, наша силовая электроника — это не только три микрона в Воронеже.
                    +1
                    Этот вопрос довольно давно перестал быть тривиальным — примерно с первыми большими провалами MRAM относительно предсказываемого ей светлого будущего. Сейчас она гораздо больше претендует на роль интересного нишевого решения, чем на роль спасителя индустрии.

                    Можно узнать в двух словах в чём провал и что за ниши?
                    Интересует вопрос, можно ли в контроллере с 55нм на 250МГц взять и заменить всю SRAM и регистровые файлы на MRAM?
                      +2
                      Можно узнать в двух словах в чём провал и что за ниши?

                      Провал в реальных показателях относительно обещаний, в частности, в количестве циклов перезаписи, в скорости и в объеме чипа (там речь идет про сотни Мегабайт в пределе).

                      Интересует вопрос, можно ли в контроллере с 55нм на 250МГц взять и заменить всю SRAM и регистровые файлы на MRAM?
                      Сейчас на рынке есть два техпроцесса с MRAM — 28 nm Samsung и 22 nm Globalfoundries, оба на ранних стадиях развития и оба таргетят IoT. GloFo говорят, что MRAM можно использовать как «working memory».
                        +1
                        там речь идет про сотни Мегабайт в пределе

                        Про Еверспиновские 1 гигабитные MRAM-чипы речь, правильно понимаю?
                        Everspin Enters Pilot Production Phase for the World’s First 28 nm 1 Gb STT-MRAM Component

                        Да и SK Hynix с Toshiba обещались в этом году запустить в производство свои 4 гигабитные MRAM-чипы. Да что-то молчат пока))
                          0
                          Everspin уже сделал первые чипы памяти 256 Mb, а гигабатных чипов стоит ждать ну вот-вот — к концу года. Высокую плотность в R&D уже сделали, как я понимаю. Ну и Intel тоже подключается

                          У РосНано, прости хоспади, свои планы на MRAM по нормам 65/90 нм.
                            +2
                            У них там и работающие опытные образцы есть уже. Но производство КМОП-части не в России.
                              +1
                              Everspin уже сделал первые чипы памяти 256 Mb

                              На 256 мегабит они выпускают с 2016 года. Сейчас цена такого модуля (EMD3D256M) от 55$ оптом до 100$ в розницу.

                              Речь о том, что в этом году ждём от 4-х до 16-и кратного роста объёма.

                              Про Роснановский Крокуснано информации почти нет. Там вроде 55 нм MRAM (первого поколения, которая термическая TAS-MRAM) на 300 мм пластинах. Готовятся к производству спиновой STT-MRAM совместно с МФТИ. Кому они штампуют не рассказывают. Видимо из-за санкций повышенная коммерческая секретность.
                        +1
                        Ладно, придётся ответить по пунктам…

                        А мировые производители оборудования для микроэлектронных фабрик подтвердили свои планы не продавать «Микрону» оборудование для 28 нм (и для 65), пока в России не будут сняты международные санкции. Голланды, говорят, очень обижены за сбитый «Боинг».

                        Планируется открыть полностью новую линию 28 нм на площадке Ангстрем-Т. Свежий пруф от декабря 2018ого.

                        Единственное, что в связи с последними событиями вокруг Ангстрем-Т не совсем понятно будет ли производство открыто в срок (до 2012-2022).

                        Санкции: ну турбины как-то в Крым закинули, верно?! Сименс булки помял и успокоился… Потому что бапки не пахнут. Не получится напрямую через Голландию, ну ввезут через Китай (те то уж точно всё равно, кто платит, главное, что платит) — какая разница?

                        Пруфов, как и в прошлой статье, не будет?

                        Уже в прошлой части отписался, что скорее всего, это действительно не выпуск своих фотошаблонов, а заказанные на стороне по топологии и архитектуре, свёрстанной под Байкал. Ещё раз, я оригинальный текст правил только стиллистически и добавлял ссылки/материалы.

                        Три секунды в гугле приводят нас на сайт Analog Devices:

                        Замечательно, прав бесспорно!

                        Как только найдете в России техпроцесс 180 нм и 200 вольт для силовой и автомобильно электроники, напишите мне пожалуйста.

                        Формально, мы можем выпускать микроконтроллеры для собственной бытовой электроники.

                        Статическая оперативная память или SRAM.

                        Формально да, но разве сегодня что-то кроме FET осталось?!

                        Кем? Этот вопрос довольно давно перестал быть тривиальным — примерно с первыми большими провалами MRAM относительно предсказываемого ей светлого будущего.

                        Производителями, которые в неё вкладывают бапки, например. Ниже это обсуждаем. Для IoT это ж великолепное нишевое решение, разве нет?!

                        А какая принципиальная разница между тем, что сейчас есть 90 нм против 7 нм у остального мира, а будет 28 нм против 2 нм у остального мира?

                        Принципиальная разница — национальная безопасность, потому что микрухи уже стоят и на ядерных станциях, и в ракетах, и в бункерах… Список огромен. Если неучиться производить самим хотя бы минимальный минимум, если не делать целенаправленных усилий, то мы останемся в «каменном» веке. Пусть у нас в 2025 даже году появится 28 нм, а весь мир уйдёт на 2 нм. Рекордами производительности или минимальности техпроцесса в той же атомной энерегтике хвастаться не приходится, когда нужна надёжность.

                        Одна из главных проблем вас и автора статьи — несение в массы фигни без малейшей рефлексии и попытки разобраться, как оно обстоит на самом деле.

                        Пусть мои проблемы останётся со мной;)
                          +2
                          Планируется открыть полностью новую линию 28 нм на площадке Ангстрем-Т. Свежий пруф от декабря 2018ого.

                          Единственное, что в связи с последними событиями вокруг Ангстрем-Т не совсем понятно будет ли производство открыто в срок (до 2012-2022).
                          Повторю ещё раз вопрос: кто поставит технологическое оборудование? Вам известны, например, альтернативы для литографического оборудования ASML на 28 нм? Или например то, как ASML оказывает техподдержку уже стоящего на российских фабриках оборудования? Пока 65 нм не освоят, говорить о возможности 28 нм — это сказки, а не планы.

                          Опять же отлично рассказать о том, как мы сейчас подстроимся на площадке прямых конкурентов, а конкуренты возьми и не освободи площадку)
                            +2
                            Вам известны, например, альтернативы для литографического оборудования ASML на 28 нм?

                            Nikon, Canon — 10% и 4% рынка против 85% asml.
                            https://www.nikon.com/products/semi/lineup/archives/index.htm
                            https://global.canon/en/product/indtech/semicon/ (KrF/i-line; с ArF неясно)
                            Nikon вроде на уровне близком к XT:1900i, возможно его хватит на "32"/"28" нм с Multiple patterning, Implementations. По данным https://en.wikichip.org/wiki/32_nm_lithography_process https://en.wikichip.org/wiki/28_nm_lithography_process в них использовался DP. Для 10 нм уже SAQP, LELELE, SADP. В свое время Canon и Nikon пытались даже в EUVLhttps://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1168091&page_number=2
                            С другой стороны, nikon еще купить надо, на барахолке свежих почти нет — https://www.fabsurplus.com/sdi_catalog/salesItemList.do?listTypeId=29

                              0
                              Даже если купить новое оборудование, то я вижу на сайте у Nikon минимальные проектные нормы в 38 нм (у Canon вообще 90). Это на треть больше, чем нужно для 28 нм. Попытаться выжать чуть меньше наверное можно, но я опасаюсь, что единственное, к чему это может привести — это срыв сроков и ещё один техпроцесс в вечном «освоении». И 65 нм у «Микрона», и 90 нм у «Ангстрем-Т» тому прекрасный пример.

                              Ну и с чего вы кстати решили, что Nikon или Canon решат наплевать на санкции? Вопрос-то был не в принципе в существовании альтернатив (которых, правда, тоже нет), а в существовании доступных в России альтернатив.
                                +1

                                38 нм — это не проектные нормы, а разрешение (более близкие элементы можно разрешать за счет Double patterning, в случаях LELE требуется также точный overlay). Nikon по параметрам вроде похож на иммерсионные asml — https://www.asml.com/en/products — TWINSCAN NXT:*

                                  –1
                                  38 нм — это не проектные нормы, а разрешение
                                  Разрешение на продажу в Россию? )
                      +1
                      Спасибо за интересные статьи:)

                      Генератор ставят в центре чипа, значит вся схема должна вписываться в круг радиусом 3 см от центра кристалла

                      В качестве придирки:
                      1. Насколько мне известно, существуют техники синхронизации тактового сигнала с помощью задержки оного так, чтобы на всём кристалле была более-менее одна фаза. Впрочем, этим надо специально заморочиться.
                      2. ЕМНИП, AMD в одном из чипов поставила 4 генератора тактового сигнала по углам кристалла и раздавала на соответствующие четверти камня сигнал от ближайшего генератора. И вроде бы это всё даже работало.
                      Так что ограничение, вызываемое скоростью света, можно немножко обойти, но это довольно сложно.
                        0
                        Огамс, я там отметил про Infinity Fabric от AMD — у них вообще 4-5 кристальные чипы в перспективе, которые как-то всё ж синхронизируются между собой.
                          +1

                          4 генератора — это еще понятно, практически реализуемо… но скажите, а какова вообще ценность всех этих новостей и разработок IBM в сфере терагерцовых (да пусть даже на десятки ггц) транзисторов, если из них и миллиметрового чипа не соберешь с традиционной тактовой архитектурой?

                            +1
                            Потому что не цифровыми микросхемами едиными живёт отрасль. На чем-то надо 5G радио делать, с рабочей частотой в десятки ГГц.
                              0
                              этих новостей и разработок IBM в сфере терагерцовых (да пусть даже на десятки ггц) транзисторов

                              Для начала банальное «больше, выше, сильнее».
                              Далее, есть такой сладкий регион, как террагерцовая яма (от 100 ГГц), которая сулит очень много возможностей, но для которой нет нормальных источников излучения. Т.е. в том числе пытаюстся понять, какие материалы и как будут себя вести на высокой частоте.

                              Сейчас, для всяких 5G будут использовать частоты ~30 ГГц, для которых нужны генераторы частоты и приёмопередатчики (Transceiver).
                          +1
                          >> В частности, операционку не нужно будет загружать, она сразу будет работать из памяти при включении питания

                          Не совсем так, там проблема со сбросом состояния. Программы глючат, это данность. А сложные программы глючат очень часто. Поэтому в памяти накапливается «мусор», то есть некое состояние, которое не является полезным, появившееся в результате тех самых глюков. Вот его-то и надо периодически сбрасывать, чем мы все очень часто любим заниматься, перезагружая свои компьютеры и телефоны. А если перезагрузка не убьёт гнилое состояние — ну всё, так и будем вечно падать, падать, падать…
                            +3
                            Некоторые сервера работают без перезагрузки месяцами и даже годами. Так что отнюдь не всегда «Программы глючат, это данность»
                              0
                              Автору «В плюс». Технология Agile применяемая в предположении, что объём памяти и скорость процессора всё перемелют, приводит к гнилому состоянию системы. Современные способы производства ПО (давайте сделаем что-нибудь, а далее по ходу подправим) по большей части сами по себе гнилые, так как убивают первичную глубокую оценку и анализ поставленной задачи, ну и конечно лишают готовый продукт лучшего соответствия поставленной задаче. Это же справедливо и для схемотехники и топологии. Есть шикарный техпроцесс, давайте-же забубеним что-то на много Мега(Герц, Бай, т, Пикселей, Фарад, Омов, Кулонов, Ядер, Линков, Ячеек, Электронов, Дырок и пр.). Не важно, что система проектирования (для ясности, что-то типа компилятора или транслятора) переведёт вашу задумку на кристалл непонятным (и скорее всего неоптимальным) образом, но скорость и объём все перемолотят. А выскочившие глюки будем затыкать микрокодом на ядре.
                                +1
                                А надо как, все десять миллиардов транзисторов тщательно расставлять руками и в схеме, и в топологии? Даже если это позволит из десяти миллиардов сделать пять, трудозатраты слишком велики, чтобы можно было обойтись без автоматизации и высокоуровневых абстракций, неоптимально преобразуемых САПР.
                                  +1
                                  Зачем же отказываться от САПР, мало того, обязательно нужно использовать. Но лепить в ядро сырое АЛУ рассчитывая на тактовую скорость, безразмерность матрицы и будущие обновления микрокода не есть технически правильное решение. Это уже алчность бизнеса с постулатом «первый получает больше». Вся IT-индустрия уже заточена под этот постулат, молодёжь даже и не подозревает, что есть другие методы. Как результат: деградация среднего уровня разработчиков маскируемая высоким уровнем технологов (у них-то нет возможности подкрутить по ходу).
                                    +2
                                    Это уже алчность бизнеса с постулатом «первый получает больше». Вся IT-индустрия уже заточена под этот постулат
                                    Потому что иначе денег не заработаешь. У вас есть идеи, как заработать денег с сильно запоздавшим к разделу рынка продуктом? Тогда вам надо написать стратегию развития российской микроэлектроники.

                                    Ну и кстати, у технологов есть возможность подкрутки, это называется risk production.
                                  +1

                                  Не думаю, что дело в Agile. Дело в общей системе. Например, у нашей компании есть несколько конкурентов, и постоянно появляются новые. Поэтому мы постоянно должны вводить какие-то новые фишки, чтобы быть на шаг впереди конкурентов. К этому же подталкивает также и Google: чтобы оказываться выше конкурентов в поисковой выдаче, постоянно приходится что-то менять.


                                  Бизнес также нуждается в постоянных изменениях, чтобы привлекать новых клиентов, зарабатывать на них, удовлетворять их пожелания.


                                  Плюс, весь мой опыт показывает, что ни один план не выживает после столкновения с реальностью. Можно запланировать реализацию какой-то мега-фичи, скрупулезно проработать и реализовать план, выкататить в продакшн, и понять, что эта фича никого не заинтересовала, или не работает так, как хотелось, или еще что-то. Более короткие итерации позволяют раньше протестировать изменение в реальной обстановке, чтобы понять, стоит ли работать над ним дальше, или выбросить.


                                  Плюс какие-то вещи, типа того, что программисты стоят дорого, очень дорого. А javascript-react'щиков развелось как кроликов, и из-за конкуренции, отсутствия высокой планки на вход, в принципе низкой квалификации, они стоят в несколько раз дешевле. И производят продукт быстрее. Да, в нем адские костыли, и хочется плакать, когда видишь всю эту лапшу с миллионом зависимостей типа left-pad, is-odd, is-even. Но менеджмент этого не видит. Он видит то, что его хотелки были сделаны быстро и дешево.


                                  В общем, не думаю, что у этой проблемы есть простое решение.

                              +1
                              И ещё по выгодам миниатюризации. Это же все мобильные системы! То есть им надо как можно меньше кушать, потому что пока что не изобрели атомную батарейку, которая обеспечит киловатты энергии в течении многих лет. Пока батареи имеют адские размеры на один ватт-час — нет вариантов, кроме всяческой экономии энергии. При этом процессор мобильных устройств, это не микроконтроллер, потому что он должен обеспечивать выполнение массы достаточно сложных программ, которые было бы безумно дорого разрабатывать по технологиям для микроконтроллеров. Вот и получается — процессор нужен мощный и энергии он должен есть мало. Поэтому самсунг лепит свои 7 нанометров, интел игнорирует дальнейшую миниатюризацию, ведь его процессора питаются от розетки, а не от убогой батарейки.

                              Хотя это лишь общие соображения. В деталях я не силён, может там есть что-то, чего я не знаю.
                                +3
                                Энергопотребление можно сделать низким и на больших проектных нормах. У TSMC например обычно есть два-три варианта каждого техпроцесса — «нормальный», «быстрый» и «малопотребляющий». Часто встречается возможность комбинировать транзисторы с разным пороговым напряжением даже в рамках одного кристалла.
                                  0
                                  Но зачем-то именно самсунг вкладывается в нанометры. А самсунг как раз лидирующий производитель мобильных устройств.
                                    +1
                                    Потому что им нужен минимальный по площади SoC, где будет весь «телефон» сидеть? В современном смарте — экран, АКБ и 2 мааааааленькие платки вверхуи внизу.
                                      0
                                      Очень похоже на правду.
                                  0
                                  Самое смешное, что выгода от оптимизации софта может быть в десятки раз выше, но этим почти никто не занимается.
                                  Вот буквально за последние пять лет: теперь просто чтобы серфить интернет нужен 4-ядерный процессор и 8гб оперативки, и всё равно браузер тупит и подлагивает. Когда я захожу на некоторые сайты, ноутбук аж взвывает вентилятором.
                                  древняя цитата
                                  Чтобы набрать и распечатать одну страничку красиво оформленного текста мне уже не хватает мощности компьютера, который с легкостью может управлять двумя тысячами советских боевых спутников одновременно. Есть мнение, что если бы не microsoft, то мы давно бы уже покорили вселенную.
                                    +1
                                    Согласен, с софтом публиковались очень интересные вещи, начиная от компиляторов, оптимизирующих код по энергопотреблению, менеджеров памяти, раскладывающих записи по уже активным блокам DRAM (и держащих притушенными остальные) и заканчивая мобильными интерфейсами, спроектированными, чтобы меньше переключать пиксели экрана. Простор огромен, но имхо есть и обратная сторона: софта уже очень много написано и выбрасывать/переписывать его не согласятся просто так.
                                      +1
                                      Не хочу разводить холливар, но константирую факт: после переезда скайпа под крыло Меломягких, им пользоваться стало практически невозможно, а обновления, которые выходит чуть ли ни каждую неделю — нуууу таааакое. У меня до сих пор мультяшный голос на первом звонке, а на втором — нормально…
                                      0
                                      И да, тут ещё вспомнилось. Общался с ребятами, которые кодят чуть ли не на ассемблере, говорят, что проблема той же Win — ядро системы, которое было написано в далёкие 80, в другой реальности, но из-за необходимости поддерживать старый софт и железо, многие компоненты особо не менялись уже 30 лет, тогда как технологии шагнули далеко вперёд…
                                        +2
                                        x86 тоже тянет за собой огромный шлейф обратной совместимости. Поэтому например он не смог конкурировать с ARM в мобильных системах. А теперь уже и ARM-ноутбуки не за горами.
                                          +1
                                          А что мешает интелу сделать мобильный процессор с нуля? Опыт огромный, денег куры не клюют, нужно только некоторое время.

                                          Скорее здесь стратегическое решение. Из-за денег или глобализации или ещё чего, не связанного с совместимостью.
                                            +2
                                            Рискну предположить, что снова софт. Мобильные ОСи придется портировать, снова много чего писать, опять отлаживать, т.е. очень существенно вложиться до того момента, как можно будет это всё продавать. А конкуренты в это время как раз будут продавать, захватывать рынки, подсаживать пользователей на свои устройства и зарабатывать.
                                              0
                                              Мобильные оси и так компилируют под каждое устройство. То есть АРМ разных версий отличается набором команд и драйверами устройств на каждом кристалле. Может не сильно, но отличается. Поэтому компилируют заново. А вместо АРМа может быть процессор и от другого производителя.

                                              В общем перекомпилировать под новый процессор — не проблема. А драйвера сам интел сделает. Ну и компилятор, понятно.
                                                0
                                                Согласен, это решаемо, только на это уйдут месяца и годы.
                                                  0
                                                  Не на это, а на то, чтобы уже достигнуть некоторого консенсуса внури индустрии. Например, смогли же забороть противоречия и сделать USB (Apple правда подгадила с разъёмом для 3.0 — ну да ладно) и стандартизировать PCI вместо кучи разных интерфейсов.

                                                  Почему нельзя крупным игрокам собраться и причесать софт таким образом — остаётся только гадать.
                                                  0
                                                  В общем перекомпилировать под новый процессор — не проблема.

                                                  Всем миром сейчас идёт перекомпиляция на e2k (Эльбрусы) и RISC-V. Прямо на наших глазах разворачивается это грандиозное действо. Уже примерно 3 год активной работы пошел. Пока только тесты и отладка. До устойчивого использования в боевую приложений переносённых с x86/ARM/MIPS/POWER ещё работать и работать.

                                                  Примеров переезда достаточно:
                                                  MacOS: POWER >> x86 >> ARM?
                                                  Playstation: MIPS >> POWER >> x86
                                                  И как дорого это обошлось тоже известно.
                                                    +1
                                                    >> И как дорого это обошлось тоже известно

                                                    Ну так расскажите. Но только выделяя ключевые проблемы. Что там такого архитектурно-зависимого на годы работы?
                                                      +1
                                                      Ну так расскажите. Но только выделяя ключевые проблемы. Что там такого архитектурно-зависимого на годы работы?

                                                      Так берите, пожалуйста, вот из первых рук про перевод Debian на RISC-V.
                                                      Про e2k вся информация по русски публикуется, полагаю, что сами найдёте.
                                                        +2
                                                        Ну то есть вы сами не поинтересовались? А зря. Не поинтересовавшись, вы не поняли проблему.

                                                        А проблема простая:
                                                        The RISC-V privileged specication wasn't stable and incompatible changes could happen
                                                        at any time (and did happen)


                                                        Если говорить коротко — это не разработка, а бардак, подтверждаемый фразами вроде:
                                                        «Culture clash» in the RISC-V project between people from the hardware/ISA-design
                                                        world and people from the software development world (an example for a particularly hot
                                                        topic was the \RISC-V cong string vs. device-tree" debate).


                                                        В общем — будь у интела свой мобильный процессор — такого трэша там бы никогда не было.
                                                          +3
                                                          Интересно отметить, что у Intel есть Atom, и он вроде как не взлетел в мобильном секторе, и вроде как из-за проблем с совместимостью софта и его производительностью.
                                                            +1
                                                            В смыыыыыысле?! А Asus Zenfone 2, например, м? Культовый телефон, который после замены батареи до сих пор служит верой и правдой родственникам.
                                                              +2
                                                              Знаете, я всё же далёк от телефонов, нормальную дискуссию провести не смогу) Поверхностно вижу следующее: по Zenfone гугление показывает, что он не исключительно на Intel, часть на Qualcomm Snapdragon. Дальнейшее гугление по Intel, указывает, что они свои попытки на мобильном рынке решили свернуть.
                                                                0
                                                                Тем не менее, мобильный проц у них был и вполне удачный, а то что не взлетело, так это, быть может, от того, что рынок мобилок слишком разношёрстный, и проще клепать чипы для модемов, разве нет?
                                                              0
                                                              Атом потребляет до 30 ватт. А батарея в каких-нибудь умных часах всего 500 мач или меньше. То есть полностью загруженный работой атом разрядит батарею минут за 5. А ещё есть габариты, которые скорее всего тоже не для устройств типа часы.
                                                                +1

                                                                30 Ватт по вашей ссылке — платформа Supermicro A1SAi-2550F потребляла из розетки (by Platform, "It should be noted that we are testing platform power consumption not jut the chip itself").
                                                                Кроме серверного атома (Atom C) с tdp 14 W https://ark.intel.com/content/www/us/en/ark/products/77982/intel-atom-processor-c2550-2m-cache-2-40-ghz.html "Segment Server"
                                                                ранее были мобильно-планшетные атомы — Z3590 Z3560 Z2560 Z2520 ("Segment Mobile" в ark, модели из Asus ZenFone). К сожалению для этих интел не приводит ни tdp ни мощности в ark или кратких pdf по ним. Для более ранних atom z указывают 0.65, 1.3, 2… 3 ватта, ark.

                                                                  0
                                                                  Даже 3 ватта, это 50 минут работы на «толстой» батарее. А реально востребованы тонкие, то есть 200-250 мач. И это уже 25 минут работы. Даже на большом смарте с батареей 2000 мач имеем 3 часа непрерывной работы с учётом потребления только процессора и без экрана, обвязки, радио и т.д.

                                                                  Плюс однокристальные чипы сегодня включают всякие вайфаи и даже FM радио, а в атоме этого ничего нет, значит нужны внешние схемы, которые дают габарит и потребление.
                                                                    +1

                                                                    Мобильные чипсеты могут потреблять по 2.5-3 Ватт — https://www.anandtech.com/show/13686/snapdragon-855-power-consumption-but "Values for these tests put the S845 at an average power of 3276 mW, and the new S855 at 2543 mW."
                                                                    Однако возможность потреблять 3 Ватта — это не то же самое что и потребление именно 3 Ватт постоянно (все мобильные чипы имеют режимы энергосбережения).
                                                                    Атомов в мобильных больше нет, интел эту гонку проиграл.

                                                              +2
                                                              Если говорить коротко — это не разработка, а бардак

                                                              Странно называть бардаком явочный порядок дел в проекте. Разработчики ISA чётко говорят, что уже зафиксировано в стандарте, что находится в процессе проектирования. Всё есть роадмапах, в том числе на этот и следующий год.
                                                        +2
                                                        В общем перекомпилировать под новый процессор — не проблема.

                                                        Ха-ха. Знаете ли Вы, сколько в процессорах различных архитектурных решений, на которые при портировании натыкаются разработчики? Не просто же так в том же ядре Linux есть и архитектурно-независимая часть (её вроде не надо править, но это как повезёт), и архитектурно-зависимая часть. И для каждой архитектуры последнюю надо писать заново.
                                                          –3
                                                          >> и архитектурно-зависимая часть

                                                          Вы размер этой части знаете? В килобайтах. Это сколько? Сотня-другая? Да даже мегабайт текста переписать не так сложно. Разработка софта стоит копейки по сравнению со стоимостью, например, рекламы того же софта. В стоимости мобилки софт опять же составляет весьма небольшую часть.

                                                          В общем вылезайте из болота, где «всё сложно». Всё возможно при весьма скромном желании.
                                                            +5
                                                            Да даже мегабайт текста переписать не так сложно.

                                                            Если Вам это «несложно», то идите и сделайте. А то рассуждать все хороши.
                                                            Но при этом учтите, что Вам придётся выучить нужный ассемблер, периодически пинать разработчиков компилятора на тему багов и недоумевать, почему компилируемый gcc код на компиляторе под Вашу архитектуру может не скомпилироваться или работать не так, как ожидалось.
                                                            Разработка софта стоит копейки по сравнению со стоимостью, например, рекламы того же софта.

                                                            Давайте я приведу контрпример. Вот кто-то разрабатывает для своих процессоров с собственной архитектурой компилятор. Из-за особенностей архитектуры до момента, прежде компилятор станет прилично работать, команда из десятка человек будет над ним работать с десяток лет. Как можно убить на рекламу этого компилятора сумму, сравнимую с годовой зарплатой сотни программистов? А никак, так как ему реклама особо и не нужна: всё равно выбора между компиляторами для этой архитектуры нет. Так что я прошу Вас подумать над корректностью Ваших утверждений.
                                                              –1
                                                              >> команда из десятка человек будет над ним работать с десяток лет

                                                              Ну если вы ориентируетесь на самые худшие сроки по всей индустрии разработки софта, тогда я вам ничем помочь не могу.

                                                              Интел занимается компиляторами очень давно и затраты в сто человеколет там возможны исключительно из-за дикой кривизны организации процесса разработки. У меня таких данных нет, но скорее всего им потребуется не более 10 человеко-лет, и это вместе с документацией и прочими вспомогательными задачами.
                                                                +1
                                                                Интел занимается компиляторами очень давно и затраты в сто человеколет там возможны исключительно из-за дикой кривизны организации процесса разработки. У меня таких данных нет, но скорее всего им потребуется не более 10 человеко-лет, и это вместе с документацией и прочими вспомогательными задачами.

                                                                Вы, видимо, невнимательно читали мой комментарий или не обратили внимание на ключевую деталь:
                                                                Из-за особенностей архитектуры до момента, прежде компилятор станет прилично работать, команда из десятка человек будет над ним работать с десяток лет.

                                                                Я не говорил, что пример вообще про x86 или какой-нибудь ARM. Я просто поставил условие сложности проекта. Это во-первых.
                                                                Во-вторых, у нас с Вами, видимо, разные понятия о «приличной» работе компилятора. Я под этим понимаю, что компилятор оптимизирующий и применяет набор оптимизаций, сравнимый с gcc по ускорению скомпилированного кода (допустим, не более, чем в 2-3 раза хуже). За 10 человеко-лет такое имхо не написать.

                                                                P.S. Попробуем рассчитать, сколько надо человеко-лет, чтобы разработать набор оптимизаций в 300 штук (в gcc ЕМНИП порядка 400). Допустим, один человек пишет в среднем не более 5 оптимизаций в год, а остальные силы тратит на поддержку написанных ранее. Также предположим, что фронтенд, кодогенератор и ассемблер уже есть. Тогда получается, что нужно потратить не менее 60 человеко-лет на разработку. И это для простых (для компилятора) архитектур с OoO исполнением и суперскалярностью.
                                                                  0
                                                                  >> Из-за особенностей архитектуры

                                                                  И что же там такого особенного? На что надо убить сто лет, когда другие убивают 10?

                                                                  Далее — ваш расчёт трудозатрат полностью оторван от реальности. Во первых — это всё уже есть, но для немного отличающегося набора команд. Во вторых, 5 оптимизаций в год — это, повторюсь, очевидный бардак в разработке. В третьих, переписывать весь компилятор — это явная глупость, поскольку реально меняются только командо-зависимые части, которые зачастую просто копируются с подменой одной-двух команд.

                                                                  В общем повторюсь — вы взяли с потолка норму в сто человеко-лет и «доказываете», что по другому быть не может. Но я вас уверяю (имея опыт по теме) — может.
                                                                    0
                                                                    И что же там такого особенного? На что надо убить сто лет, когда другие убивают 10?

                                                                    Не все архитектуры исправляют косяки компилятора типа невыдержанных отрезков времени на загрузку данных из кэша или последовательного расположения команд при наличии >1 исполнительного устройства.

                                                                    Во первых — это всё уже есть, но для немного отличающегося набора команд.

                                                                    Если Вы переводите из какого-нибудь ARM в какой-нибудь MIPS (ЕМНИП, они отличаются очень слабо, но я тут могу ошибаться), то может быть и сработает. Но в общем случае на это не стоит рассчитывать.
                                                                    В качестве примера: предположим, в архитектуре 1 есть операция предподкачки данных в кэш, а в архитектуре 2 — нет. Вроде бы небольшое отличие, но прямо и косвенно может повлиять на все локальные и цикловые оптимизации.

                                                                    Во вторых, 5 оптимизаций в год — это, повторюсь, очевидный бардак в разработке.

                                                                    Ну если Вы считаете каждое небольшое преобразование арифметики типа x*2 => x << 1 за отдельную оптимизацию, то да, получится намного больше. А вот какой-нибудь глобальный inline или автовекторизацию можно писать и больше года. Например, ~4 оптимизации на тему Struct Reorganisation уже 14 лет не могут доделать для gcc.
                                                                    Поэтому (и из личного опыта) скорость 5 оптимизаций в год я посчитал более-менее нормальной.

                                                                    В третьих, переписывать весь компилятор — это явная глупость, поскольку реально меняются только командо-зависимые части, которые зачастую просто копируются с подменой одной-двух команд.

                                                                    Мне кажется, Вы пребываете во мнении, что сейчас существуют только суперскалярные RISC-архитектуры с внеочередным исполнением команд. Я прав?
                                                                    И Вы повторили один тезис два раза: «в-третьих» и «во-первых».

                                                                    В общем повторюсь — вы взяли с потолка норму в сто человеко-лет и «доказываете», что по другому быть не может.

                                                                    Изначально я показывал, что существуют случаи, когда разработка софта стоит много больше его рекламы.
                                                                    Далее после Вашего возражения я показываю реальность существования сложных проектов на примере написанного с нуля компилятора.
                                                                    А теперь мне, видимо, придётся Вам доказывать, что существуют архитектуры, к которым не получится присобачить gcc без изменений вне кодогенератора так, чтобы они прилично работали. И чтобы мне не пришлось писать лишнее сообщение, пожалуйста погуглите VLIW и его ключевые особенности.
                                                                      –1
                                                                      >> Не все архитектуры исправляют косяки компилятора типа невыдержанных отрезков времени на загрузку данных из кэша или последовательного расположения команд при наличии >1 исполнительного устройства.

                                                                      Давайте вспомним начало — было сомнение в том, что интел в разумные сроки сможет написать компилятор под новый интеловский процессор. Далее я защищал позицию «сможет», а вы доказывали на частных примерах, что не сможет. Вот и сейчас вы привели частный пример (чуть выше) про отдельные виды оптимизации, которые перестанут работать на новой архитектуре. Но, во первых, вот та же реорганизация структур — это достаточно универсальная задача, а помимо данного примера есть и другие, то есть однажды найденное решение далее почти автоматом применяется к новому набору команд. Чуть по другому — если вся математика/алгоритмы действительно требуют отработки возможно даже годами, то после получения работающего и понятного алгоритма, замена его реализации с разбиением на некий новый набор примитивов не составляет большого труда. Поэтому интел просто берёт старый компилятор и копирует оттуда алгоритмы, подправляя их реализацию с учётом нового набора команд.

                                                                      Во вторых, отказ от предварительной загрузки данных в кэш и тому подобные специфические изменения в архитектуре процессора обычно чем-то обосновываются. Так вот это обоснование обязательно предполагает учёт последствий в виде необходимости либо просто удалить ранее использовавшуюся на других архитектурах оптимизацию (что делается быстро, и, видимо, обосновано меньшими требованиями к производительности), либо в виде предложений по реализации оптимизаций на новой архитектурной базе, с учётом, например, дополнительно появившихся команд. В обоих случаях время разработки либо мало, либо не очень большое, просто потому, что общая схема алгоритма опять готова, ведь именно под неё вводили новые команды.

                                                                      Далее нужно внимательно рассматривать существующие в интеловском компиляторе оптимизации и делить их на универсальные (с неизменным алгоритмом) и железо-зависимые (требующие изменений в алгоритме на новой архитектуре). При этом вторая часть становится понятной только после разработки этой самой новой архитектуры. А кроме того, сама разработка архитектуры во многом опирается на данные о существующем компиляторе, ибо нужно учитывать стоимость введения или отказа от тех или иных команд. Всё это, конечно, затратно по времени, но, я очень надеюсь, что в интеле всё же документируют свой компилятор, плюс разработчики пока ещё не поувольнялись, а потому консультации между группами проектировщиков железа и разработчиков компилятора могут быть проведены достаточно оперативно и с пользой для обеих команд. И если всё именно так — интелу вряд ли потребуется более года на перевод задач на поточные рельсы, когда скорость уже определяется во многом простым расширением количества участников (упрощённо — делят оптимизации на количество участников). Далее, ну пусть на это уйдёт даже целый год, интел получит хороший компилятор, плюс готовый мобильный процессор. Итого — не более 2-х лет ради выхода на относительно новый для конторы рынок.

                                                                      А теперь по рекламе. Реклама одного нового фильма только в США стоит 20 миллионов баксов. Выход же интела на рынок мобильных устройств, это вам не какой-то фильм в прокат запустить. Суммарно маркетинговые затраты легко выстрелят за сотню миллионов, и это — дёшево, просто потому, что годовой бюджет того же интела на R&D исчисляется миллиардами. А теперь сравните со стоимостью разработчиков — пусть им платят 120к в год, пусть их 100 человек, тогда имеем за год — 12 миллионов. За два года — 24. Ну и теперь, надеюсь, вам ясно, что такое реклама, и что такое разработка какого-то компилятора? Ведь в данном случае компилятор — всего лишь средство обеспечения выхода на рынок целой технологии — мобильного процессора, а потому затраты на него надо соизмерять именно с общими усилиями фирмы по выходу на мобильный рынок, а усилия эти стоят — миллиарды, ибо конкуренты, да и запоздал уже интел. Поэтому уверять, что какой-то компилятор интел не сможет сделать ради выхода на новый рынок — как минимум заявлять о неинформированности в плане рыночной деятельности больших контор.
                                                                        +1
                                                                        Выше про Атом интеловский кидал, в мобильном секторе, не взлетел. Как он вписывается в вашу теорию?)
                                                                          0
                                                                          Интел не смог под него разработать компилятор?
                                                                            +2
                                                                            Интел не смог успешно войти со своей архитектурой на мобильный рынок.
                                                                              0
                                                                              Ошибки архитекторов мы здесь не обсуждали. Разговор был про компилятор.
                                                +1
                                                Да, согласен. Но проблема не в мелкосфте, а в целом в подходе. Тот же андроид, которому гораздо лучше соответствует название ведроид, написан так страшно, что под него очень сложно делать эффективные приложения, а потому делают сплошные тормоза.

                                                И по браузерам — это вообще боль. Иногда, если браузер не обновлён, он просто виснет на обработке каких-то скриптов. Приходится убивать. А последняя версия как-то это зависание обходит. Но если не включать адблокер, то даже последняя версия просто умирает на некоторых сайтах. В общем — жуть какая-то. Довели до ручки производительность.
                                                0
                                                Хм… ну тут ещё можно вспомнить опять-таки архитектурную тему с отлючаемыми ядрами: есть ядро, которое работает постоянно (для push и часов его вполне хватает), а есть ядра, которые включаются только в играх или просмотре YT
                                                  +1
                                                  Так сейчас в мобилках и IoT процессорах и делают. Вот наглядный пример французского RISC-V 1+8+1 ядер. Минимальное потребление в неспящем режиме 3 мкА на управляющее ядро и по 8 мкА на каждое дополнительно активное:

                                                  image
                                                    0
                                                    >> по 8 мкА на каждое дополнительно активное

                                                    Это когда они спят?

                                                    >> Минимальное потребление в неспящем режиме 3 мкА на управляющее ядро

                                                    А это когда буфер команд пустой?
                                                      0
                                                      Это когда они спят?

                                                      Да: Only a RTC programmed alarm or a change on GPIO pin event can wake up the chip. When waking up GAP8 starts booting from L2

                                                      А это когда буфер команд пустой?

                                                      Да, старт из горячего L2 кеша.
                                                        0
                                                        >> Да, старт из горячего L2 кеша.

                                                        Ну вот, значит ваши цифры выше только для режима сна, когда нужна энергия лишь для памяти. Это цифры, сильно отличающиеся от режима, когда процессор загружен работой. Поэтому они скорее искажают картину.
                                                          +1
                                                          Это не мои цифры, а компании производителя. Да и на схеме их не одна, а 6 штук. Или datasheet читайте – он в открытом доступе. Спрашивали про «для push и часов его вполне хватает» и «а есть ядра, которые включаются только в». Вот про это и есть. Или я ваш вопрос не так понял?
                                                            0
                                                            Речь шла об экономии энергии, которая делится на режим сна и режим работы. Вы указали на режим сна, не сообщив об этом, и забыли про самое главное — режим работы. Поэтому я вам и указал на неправильность такого подхода. Потому что вы забыли про то, ради чего, собственно, вся электроника вообще существует. Ведь она не для сна предназначена?
                                                              0
                                                              Вам шашечки или ехать?))

                                                              Для вашей задачи дал ответ – это почти сон. Оценка остальных режимов есть на схеме выше. И вся история GAP8 с расшифровкой терминов, рассказом о схемах управления питанием, графиками и оценками потребления и производительности в разных комбинациях, есть в открытом доступе. Попробуйте пересчитать расход энергии на ваши операции. И скажите к какой оценке он будет ближе – к Retentive или Acquisition?
                                                                –2
                                                                >> Для вашей задачи дал ответ

                                                                Для какой моей задачи?

                                                                Я говорил, что мобильным устройствам нужно экономить энергию. Экономия энергии за счёт отказа от выполнения функций устройства — очевидно, что никому не нужна. Поэтому экономить приходится по двум направлениям (с точки зрения железа) — снижать потребление в активном режиме, что достигается уменьшением тех самых нанометров, либо уменьшать потребление в спящем режиме. Но для спящего режима уменьшение потребления становится абсолютно бессмысленным, когда экономия становится равной каким-то ничтожным долям процентов. И вот вы мне здесь пытаетесь доказать, что токи в единицы микроампер якобы что-то решают в плане экономии. А я вам отвечаю — на фоне десятков, а то и сотен, миллиампер потребления в активном режиме все ваши микроамперы совершенно бесполезны. Потребление в спящем режиме всё равно будет определяться потреблением памяти, это во первых, ну и во вторых — соотношение активного режима к режиму сна, при котором будет хоть немного заметна экономия энергии, это 1 к 1000 и более. Но на что годно такое устройство, которое спит 999 секунд из 1000? Оно просто не будет ничего делать для потребителя.

                                                                Поэтому все ваши разговоры про режимы сна совершенно не приближают нас к экономии энергии, о которой я говорил в самом начале.
                                                    +1
                                                    Вспомнилась многоядерная архитектура ga144, где потребление появляется лишь когда производятся вычисления, а когда нечего считать — просто нет переключений. Не знаю, как оно там внутри организовано, но видимо на каждом ядре тактовый генератор отключается при пустом буфере команд. А может вообще нет тактового генератора? Не вдавался в подробности, да их и не пишут в большинстве статей на тему.
                                                      +2
                                                      Так они опять встрепенулись. Процы продаются по 20$ за штуку в партии от 10 шт. Новую плату для разработки выкатили за 495$

                                                      Внутри асинхронщина: chip consists of a 2x2 array of architecturally identical, independent, complete F18B computers, or nodes, each operating asynchronously.

                                                      Да и свежих статей на Хабре достаточно по этому поводу – про асинхронно, самосинхронно, синхронно с локальным тактированием))
                                                        +1
                                                        >> Внутри асинхронщина

                                                        Понятно, что внутри много ядер/кристаллов — это обычный параллелизм. Непонятно только, как они всё выключают, когда нет задач. Это основное. А всё остальное вполне понятно.
                                                    +1
                                                    Не забывайте про модемы LTE/WiFi, они на передаче данных в эфир тоже жрут как не в себя.
                                                      0
                                                      Здесь тоже, кстати, простор для экономии. Городят всякие 5g ради того, что бы с часов информацию передать на телефон! Это надо так с дуба рухнуть! Гонять информацию на километровые расстояния, а потом обратно, а всё ради чего? Да ради того, что часы станут ещё одним потребителем услуг и за это тоже нужно будет заплатить.

                                                      И есть вариант попроще — связать часы и телефон по блютузу. Но это невыгодно…
                                                        0
                                                        Вообще-то 5G — чтобы больше каналов напихать, пропускную способность увеличить и, возможно, дальность увеличить и снизить помехи, а следовательно понизить потребляемую мощность на устройство.
                                                          –1
                                                          >> чтобы больше каналов напихать

                                                          Так а для чего нужно много каналов? Откуда взять такое количество потребителей?

                                                          Вот у них и родилась идея — а давайте подключим каждый тостер к 5g! То есть вместо локальной им мало потребляющей сети из какого-нибудь блютуза/вайфая, предлагается абсолютно всё подключать к 5g, и только тогда действительно появится достаточное количество потребителей расширенного числа каналов.
                                                            +1
                                                            5G призван заменить домашний вайфай. Это довольно много потребителей по всему миру.
                                                              0
                                                              нуууууу… такое себе заявление. Никто WiFi не отменял, а наоборот его точно так же хотят использовать в IoT. LiFi и всякие безшовные сети — тому пример.
                                                              5G, скорее, призван расширить канал и мултиплицировать оный для новых устройств + затухание сигнала поменьше будет.
                                                              +2
                                                              Так а для чего нужно много каналов? Откуда взять такое количество потребителей?
                                                              А существующих мало? В больших городах эфир дико перегружен и без всяких тостеров.
                                                                0
                                                                Он не только перегружен, так каждый считает своим долгол выкрутить свой говноWiFi на максимум на channel 0 до полной мощности, чтобы страдали все… В Мск — суровая реальности жизни.
                                                                  0
                                                                  >> В больших городах эфир дико перегружен

                                                                  Перегружен? Москва и подмосковье как-то спокойно живут. Там у теле-2 самая отсталая инфраструктура, но даже на ней всё довольно шустро летает. 5g ориентируется, естественно, не на депрессивную рассейскую глубинку, а на богатые города США и европы, где ситуация примерно как в Москве. Поэтому никакой перегрузки в целевых регионах просто нет, а новые потребители — это как раз тостеры да замена вайфай роутеров на 5g.
                                                        +4
                                                        Я считаю, что одна из наших главных проблем заключается в менталитете. Это привычка впадать в эмоции, опускать руки и заниматься самобичеванием. Вместо того, чтобы методично и целенаправленно работать.
                                                        Я гораздо чаще наблюдаю обратное: абсолютно беспочвенное выкрикивание лживых лозунгов, как все хорошо. Но, несмотря на диаметральную противоположность, это тоже делается «Вместо того, чтобы методично и целенаправленно работать».
                                                          +2

                                                          Немного не понял, при чем тут скорость света а вакууме.

                                                            0
                                                            Хороший вопрос.

                                                            По первому приближению, свет = поток энергии электромагнитного поля. Скорость этого потока максимальна в вакууме (300 000 км/с) и заметно снижается при распространении внутри твёрдых сред и снижении частоты.

                                                            По второму приближению, поток надо запустить на одном конце проводника и детектировать его импульс на другом конце проводника. То есть, с ростом частоты – скорость потока растёт, но в зависимости от вещества проводника она меньше, чем скорость света в вакууме.

                                                            Для примера, считаем, что проводник у нас из меди. Скорости волны будут примерно такие:
                                                            на 1 000 000 Гц => 420 000 м/с
                                                            на 1 000 000 000 Гц => 4 200 000 м/с

                                                            То есть, в вакууме 3 ГГц электромагнитный импульс за секунду пробежит 10 см, а в меди примерно 5 мм.

                                                            Как этот факт учитывается при проектировании трасс внутри процессора? Может быть, резко возрастает сложность согласования сигналов тактирования? Уравнения классической электродинамики уже не применимы и используют квантовую электродинамику?

                                                              +1
                                                              Как этот факт учитывается при проектировании трасс внутри процессора? Может быть, резко возрастает сложность согласования сигналов тактирования?

                                                              Вроде в Pentium 4 несколько стадий их глубокого конвейера были предназначены исключительно для передачи сигналов по кристаллу. Т.е. грубо говоря, чтобы передать слово от АЛУ в какой-то регистр в другой части кристалла приходилось ждать несколько тактов.
                                                                +3
                                                                Как этот факт учитывается при проектировании трасс внутри процессора?
                                                                Моделируются эквивалентные длинные линии металлизации, выравниваются задержки, строятся деревья тактовых сигналов. Вы ещё для начала попробуйте прокачать одним транзистором миллиметровую линию без буферизации)
                                                                0
                                                                Вангую, что при отправке к Марсу космически стойкого 5G чипа на 30 ГГц, где-то на середине пути между Землёй и Марсом, будут получены доказательства существования 5-го измерения и подтверждение теориии единства электромагнитного и гравитационного поля. :)
                                                                +2
                                                                Что-бы обеспечить спрос для начала нужно начать продавать — поищите например пресловутый Кварк, таки вы сильно удивитесь — его нет в свободной продаже. Основной спрос дают микросхемы в гражданском и общепромышленном исполнении. Кто купит процессор в золоченой керамике по цене самолета для, например, DVB-T2?
                                                                  0
                                                                  процессор в золоченой керамике

                                                                  Керамика вроде дешёвая уже. При использовании LTCC взамен текстолитовой печатной платы, себестоимость выше всего на 50-100%. Зато бонусов полно – теплопроводность, встраиваемая пассивка…
                                                                  Золота/серебра сейчас там чуть-чуть, для переходных разводок с кристала и дорожек внутри. Имхо на считанные рубли выйдет. Скажите кто знает?

                                                                Only users with full accounts can post comments. Log in, please.