Pull to refresh
362.2
Karma
0.8
Rating
Valeriy Shunkov @amartology

High reliability integrated circuit designer

  • Followers 552
  • Following 27

Вспомнить всё. Разбираемся в полупроводниковой памяти

Data storages *Manufacture and development of electronics *Popular science Data storaging Electronics for beginners

Когда я писал в начале года статью “Кто есть кто в мировой микроэлектронике”, меня удивило, что в десятке самых больших полупроводниковых компаний пять занимаются производством памяти, в том числе две – только производством памяти. Общий объем мирового рынка полупроводниковой памяти оценивается в 110 миллиардов долларов и является постоянной головной болью участников и инвесторов, потому что, несмотря на долгосрочный рост вместе со всей индустрией микроэлектроники, локально рынок памяти очень сильно лихорадит – 130 миллиардов в 2017 году, 163 в 2018, 110 в 2019 и 110 же ожидается по итогам 2020 года.

Объем рынка памяти близок к трети всей микроэлектроники, а в десятке самых больших компаний памятью занимается половина. Так чем же полупроводниковая память такая особенная? Давайте разбираться.

Поехали!
Total votes 59: ↑59 and ↓0 +59
Views 13K
Comments 31

Common misconceptions about space-grade integrated circuits

Circuit design *Manufacture and development of electronics *Popular science Astronautics Electronics for beginners

Space exploration was always fascinating, and recent developments have reignited the interest to the heights never seen since the last man stood on the Moon. People argue about Mars exploration and features of spaceships as their grandparents would’ve done if the internet existed fifty years ago. I’m an electronics engineer working in the aerospace industry, so I know a thing or two about the technical background of this stuff — and I see that these things aren’t common knowledge, and people often have significantly skewed ideas about the reasons behind many things and decisions. Namely, I’d love to speak of some misconceptions about radiation hardened integrated circuits and the means of protection from radiation-induced damage.

So, let's start our journey
Total votes 15: ↑15 and ↓0 +15
Views 15K
Comments 35

SiC: микроэлектроника — это не только кремний

Circuit design *Manufacture and development of electronics *Popular science Transport Electronics for beginners
Современная микроэлектроника практически полностью построена вокруг кремниевых КМОП-микросхем. Как вышло, что кремний опередил появившийся раньше германий и более перспективный арсенид галлия, я уже рассказывал раньше, а сегодня давайте поговорим о другом полупроводниковом материале, стремительно ворвавшемся в царство кремния и готовящемся остаться в нем всерьез и надолго. Этот материал — карбид кремния (SiC).


Статья получилась длинной, поэтому спойлеры: гегемонии кремния в микропроцессорах ничего не угрожает, но в силовой электронике SiC действительно намного лучше. В частности, внутри статьи можно будет увидеть чуть-чуть внутренностей автомобилей Tesla и много силовых полупроводниковых приборов.
Читать дальше →
Total votes 35: ↑35 and ↓0 +35
Views 12K
Comments 27

Кто есть кто в мировой микроэлектронике

Manufacture and development of electronics *Gadgets Computer hardware Finance in IT Electronics for beginners
Типичная новость про электронику начала 2020 года: «Intel, вероятно, не будет размещать заказ на производство у TSMC, но рассматривает возможность сотрудничества с GlobalFoundries». Кто такие Intel — всем понятно, но что за GlobalFoundries и TSMC? Когда деревья были большими, каждая микроэлектронная компания самостоятельно производила свои микросхемы, а то и технику на их основе, как какая-нибудь Toshiba или IBM. С тех пор утекло много воды, производство подорожало, сложность приборов возросла, и в создании такого приземленного и распространенного девайса, как айфон, участвует несколько десятков высокотехнологичных компаний с трех континентов. Размеры мирового рынка полупроводниковых микросхем и приборов оцениваются больше, чем в 400 миллиардов долларов, но не все гиганты этого рынка имеют дело с конечными пользователями и часто появляются в новостях. Зато когда появляются — могут сбить с толку. Чтобы этого не происходило, я попробую кратко описать, кто есть кто.
Читать дальше →
Total votes 162: ↑161 and ↓1 +160
Views 125K
Comments 168

Краткая история космических микропроцессоров, часть вторая

Circuit design *Manufacture and development of electronics *Popular science CPU Astronautics
Это вторая часть статьи про историю микропроцессоров для космического применения. Первая часть – вот здесь. В ней на примерах американских и европейских микросхем мы посмотрели на историю развития радстойких чипов от первых однокристалльных процессоров до конца двухтысячных, когда проектные нормы космических разработок плотную подобрались к рубежу 100 нм.

Следующий большой шаг в обеспечении радиационной стойкости наступил с переходом на суб-100 нм, где практически каждое следующее поколение технологии приносит новые вопросы: меняются материалы, меняются требования к топологии, растет статическая мощность (утечки безо всякой радиации, которые под дозой становятся еще хуже), продолжает расти значимость одиночных эффектов, которые превращаются во множественные. Эти задачи потребовали разработки новых подходов и, что удивительно, частичного возврата к старым, потому что часть вещей, отлично себя зарекомендовавших на нормах 1-0.18 мкм, на более тонких нормах не работает. Например, в таких технологиях для повышения выхода годных запрещено делать любимые дизайнерами радстойких чипов кольцевые транзисторы. О том, как дизайнеры справляются с новыми вызовами, я расскажу на примере России – и заодно сравню достижения наших соотечественников с успехами иностранных коллег и покажу, чего стоит ожидать в обозримом будущем.
Читать дальше →
Total votes 91: ↑91 and ↓0 +91
Views 32K
Comments 79

Краткая история космических микропроцессоров, часть первая

Circuit design *Manufacture and development of electronics *Popular science CPU Astronautics
Десятого июля 1962 года с космодрома на мысе Канаверал стартовала ракета “Тор” с первым коммерческим телекоммуникационным спутником на борту. Telstar-1 стал зарей новой эры космонавтики, показавшей, что космос может приносить людям реальную пользу. Этот аппарат ждало большое будущее, но днем раньше в небе над атоллом Джонсон, расположенном в пустынной части Тихого океана, взорвалась атомная бомба Starfish Prime. Взрыв уничтожил три сотни уличных фонарей на расположенных в полутора тысячах километров Гавайях, а также создал огромное количество свободных электронов, подхваченных магнитным полем Земли в рукотворный радиационный пояс. Каждый раз, когда Telsat-1 проходил через этот пояс, продвинутая транзисторная начинка набирала дозу радиации, и уже к ноябрю 1962 года он перестал работать. С изучения последствий этого инцидента началась история защиты космической электроники от радиации.

С высотными ядерными взрывами, к счастью, довольно быстро завязали, но и без них работы достаточно, и требования по надежности и долговечности, предъявляемые к современным спутникам, становятся все амбициознее. Рассказать обо всем невозможно, но я постараюсь кратко осветить прошлое и настоящее космических микропроцессоров из разных стран. Почему именно микропроцессоров? Про них больше всего информации и они лучше понятны неспециалистам. Статья получилась длинной, поэтому я разбил ее на две части: ранняя история на примере США и Европы (под катом) и современная – на примере России (вот тут). Поехали!
Читать дальше →
Total votes 111: ↑111 and ↓0 +111
Views 34K
Comments 47

Популярные заблуждения про радиационную стойкость микросхем

Circuit design *Manufacture and development of electronics *Popular science Astronautics Electronics for beginners
Примерно в каждой второй теме на Хабре, касающейся космонавтики или электроники, всплывает тема радиационной стойкости. Через новости об отечественной космонавтике красной нитью проходит тематика импортозамещения радстойкой элементной базы, но в то же самое время Элон Маск использует дешевые обычные чипы и гордится этим. А изральтяне в «Берешите» использовали радстойкий процессор и тоже гордятся этим. Да и в принципе микроэлектронная отрасль в России живет по большей части за счет госзаказа с соответствующими требованиями. Наблюдение за регулярными спорами насчет того, как надо правильно строить спутники, показывает, что подготовка участников обычно невысока, а их аргументация отягощена стереотипами, случайно услышанными вырванными из контекста фактами и знаниями, устаревшими много лет назад. Я подумал, что читать это больше нет сил, поэтому, дорогие аналитики, устраивайтесь поудобнее на своих диванах, и я начну небольшой (на самом деле большой) рассказ о самых популярных заблуждениях на тему того, что такое радиационная стойкость интегральных микросхем.


Рисунок 1. Непременная красивая картинка про космическое излучение и хрупкую Землю.
Читать дальше →
Total votes 231: ↑230 and ↓1 +229
Views 84K
Comments 118

Почему кремний и почему КМОП?

Circuit design *Manufacture and development of electronics *Old hardware CPU Electronics for beginners
Самый первый транзистор был биполярным и германиевым, но подавляющее большинство современных интегральных микросхем сделаны из кремния по технологии КМОП (комплементарный металл-оксид-полупроводник). Как вышло, что кремний стал главным из многих известных полупроводников? Почему именно КМОП-технология стала почти монопольной? Были ли процессоры на других технологиях? Что ждет нас в ближайшем будущем, ведь физический предел миниатюризации МОП-транзисторов фактически достигнут?


Если вы хотите узнать ответы на все эти вопросы — добро пожаловать под кат. По просьбам читателей предыдущих статей предупреждаю: там много текста, на полчаса.
Читать дальше →
Total votes 118: ↑116 and ↓2 +114
Views 56K
Comments 243

Защита микросхем от реверс-инжиниринга и несанкционированного проникновения

Reverse engineering *Circuit design *Manufacture and development of electronics *CPU IOT

“CVAX — когда вы забатите довольно воровать настоящий лучший”.
Надпись, оставленная американскими инженерами для советских коллег в топологии микропроцессора.

Реверс-инжиниринг микросхем — головная боль производителей с самых первых лет существования микроэлектроники. Вся советская электроника в какой-то момент была построена на нем, а сейчас с гораздо большим размахом тем же самым занимаются в Поднебесной, да и не только в ней. На самом деле, реверс-инжиниринг абсолютно легален в США, Евросоюзе и многих других местах, с целью (цитирую американский закон) “teaching, analyzing, or evaluating the concepts or techniques embodied in the mask work or circuitry”.

Самое частое легальное применение реверс-инжиниринга — патентные и лицензионные суды. Промышленный шпионаж тоже распространен, особенно с учетом того, что электрические схемы (особенно аналоговые) часто являются ключевой интеллектуальной собственностью и редко патентуются — как раз для того, чтобы избежать раскрытия IP и участия в патентных судах в качестве обвиняющей стороны. Разумеется, оказавшись в ситуации, когда нужно защитить свою интеллектуальную собственность, не патентуя ее, разработчики и производители стараются придумать способы предотвращения копирования своих разработок.

Другое не менее (а то и более) важное направление защиты микросхем от реверс-инжиниринга — обеспечение безопасности информации, хранимой в памяти. Такой информацией может быть как прошивка ПЛИС (то есть опять-таки интеллектуальная собственность разработчика), так и, например, пин-код от банковской карты или ключ шифрования защищенной флэшки. Чем больше ценной информации мы доверяем окружающему миру, тем важнее защищать эту информацию на всех уровнях работы обрабатывающих ее систем, и хардварный уровень — не исключение.
Читать дальше →
Total votes 237: ↑234 and ↓3 +231
Views 74K
Comments 130

System in Package, or What's Under Chip Package Cover?

FPGA *Circuit design *Manufacture and development of electronics *Computer hardware CPU
Transistor feature size is decreasing despite constant rumors about the death of Moore’s law and the fact that industry is really close to physical limits of miniaturisation (or even went through them with some clever technology tricks). Moore’s law, however, created user’s appetite for innovation, which is hard to handle for the industry. That’s why modern microelectronic products aren’t just feature size scaled, but also employ a number of other features, often even more complicated than chip scaling.


Disclaimer: This article is a slightly updated translation of my own piece published on this very site here. If you're Russian-speaking, you may want to check the original. If you're English-speaking, it's worth noting that English is not my native language, so I'll be very grateful for the feedback if you find something weird in the text.
Read more →
Total votes 38: ↑38 and ↓0 +38
Views 3.3K
Comments 0

Проектные нормы в микроэлектронике: где на самом деле 7 нанометров в технологии 7 нм?

Circuit design *Manufacture and development of electronics *CPU Electronics for beginners
Современные микроэлектронные технологии — как «Десять негритят». Стоимость разработки и оборудования так велика, что с каждым новым шагом вперёд кто-то отваливается. После новости об отказе GlobalFoundries от разработки 7 нм их осталось трое: TSMC, Intel и Samsung. А что такое, собственно “проектные нормы” и где там тот самый заветный размер 7 нм? И есть ли он там вообще?


Рисунок 1. Транзистор Fairchild FI-100, 1964 год.

Самые первые серийные МОП-транзисторы вышли на рынок в 1964 году и, как могут увидеть из рисунка искушенные читатели, они почти ничем не отличались от более-менее современных — кроме размера (посмотрите на проволоку для масштаба).
Читать дальше →
Total votes 157: ↑157 and ↓0 +157
Views 106K
Comments 148

Системы в корпусе или Что на самом деле находится под крышкой корпуса микропроцессора

FPGA *Circuit design *Manufacture and development of electronics *Computer hardware CPU
Размеры транзисторов в современных микросхемах неумолимо уменьшаются — несмотря на то, что о смерти закона Мура говорят уже несколько лет, а физический предел миниатюризации уже близок (точнее, в некоторых местах его уже успешно обошли). Тем не менее, это уменьшение не приходит даром, а аппетиты пользователей растут быстрее, чем возможности разработчиков микросхем. Поэтому, кроме миниатюризации транзисторов, для создания современных микроэлектронных продуктов используются и другие, зачастую не менее продвинутые технологии.


Читать дальше →
Total votes 99: ↑98 and ↓1 +97
Views 52K
Comments 75

Заказные блоки в микросхемах (Silicon IP): как это работает

IT Infrastructure *Circuit design *Manufacture and development of electronics *CPU Electronics for beginners
В каждой статье на Хабре, посвященной отечественным микропроцессорам, так или иначе поднимается вопрос лицензионных IP-блоков и того, насколько их наличие и отсутствие уменьшает ценность, отечественность или безопасность разработки. При этом очень многие комментаторы не слишком хорошо понимают предмет обсуждения, поэтому давайте попробуем разобраться, как же именно работает лицензирование в микроэлектронной индустрии, чем хороши и чем плохи лицензированные блоки, и в чем состоит процесс разработки микросхемы, если большая часть блоков в ней куплена.


Читать дальше →
Total votes 66: ↑65 and ↓1 +64
Views 34K
Comments 149

Экономика полупроводникового производства в России: разбираем одну новость

Circuit design *Manufacture and development of electronics *
Компания экс-министра связи начнет экспорт микроэлектроники в Китай — гласит свежая новость на РБК.

Внутри — подробности готового к заключению контракта наконец-то заработавшего завода «Ангстрем-Т» с китайцами. Давайте попробуем вооружиться калькулятором и посмотреть, что же на самом деле стоит за цифрами из новостей.
Читать дальше →
Total votes 41: ↑34 and ↓7 +27
Views 19K
Comments 64

Немного о проектных нормах и о микросхемах своими руками

Manufacture and development of electronics *Popular science DIY Electronics for beginners
Несколько дней назад Intel объявила о том, что производственные проблемы (недостаточный выход годных) вынудили ее сместить старт коммерческого производства на проектных нормах 10 нм с конца этого года на начало следующего. А TSMC уже начали серийное производство 7 нм, с пятью десятками проектов в этом году. Это одна сторона медали.

Другая сторона — вчерашний перевод статьи о школьнике из США, который сделал то, что не удалось BarsMonster, и в гараже произвел микросхему. С проектными нормами 175 микрон!

В комментариях к этому переводу было некоторое количество вопросов “когда уже можно будет купить опенсорсный процессор?”, “когда появятся 3D-принтеры для микросхем?”, и я решил немного осветить вопрос того, что происходит с проектными нормами между 10 нм и 175 мкм, в том числе применительно к их доступности для любителей и маленьких компаний.

Спойлер: ASIC для майнинга — это неподъемно дорого (десятки миллионов долларов).
Читать дальше →
Total votes 54: ↑53 and ↓1 +52
Views 20K
Comments 22

Российская микроэлектроника для космоса: кто и что производит

Circuit design *Manufacture and development of electronics *CPU Astronautics Electronics for beginners
В связи с известными событиями в новостях появились сообщения о том, что США запретили поставки микроэлектроники для российских спутников и военной техники.
Такое развитие событий может негативно повлиять на состояние российской аэрокосмической и оборонной промышленности, ведь ежегодный импорт электроники для космической промышленности составляет два миллиарда долларов, и это чипы, критически важные для работоспособности спутников. Некоторые чиновники (смотрите статью по ссылке) уже начали предаваться панике и разговаривать о покупке электроники в Китае, который якобы наладил у себя производство всего необходимого. Я же хочу немного рассказать о том, какие микросхемы разрабатываются и производятся для космической отрасли в России.
Читать дальше →
Total votes 83: ↑78 and ↓5 +73
Views 79K
Comments 70

Физика радиационных эффектов, влияющих на электронику в космосе

Manufacture and development of electronics *Popular science Astronautics Physics Electronics for beginners
Sandbox
Технологический процесс с проектными нормами 32 нм.
Два ядра ARMv7 с тактовой частотой 1,3 ГГц
Оперативная память – 1 Гбайт.


Технологический процесс с проектными нормами 150 нм.
Одно ядро PowerPC с тактовой частотой 200 МГц.
Оперативная память – 256 Мбайт.


Сверху – параметры центрального процессора iPhone5, внизу – марсохода Curiosity. Бортовой компьютер марсохода стоит приблизительно в двести раз дороже нового айфона. Почему так? Центральный процессор космического аппарата должен быть устойчивым к воздействию радиации. На Хабре уже была хорошая обзорная статья о космической электронике, а я постараюсь подробнее рассказать о физических принципах и эффектах, стоящих за сбоями и отказами в космосе.
Читать дальше →
Total votes 199: ↑199 and ↓0 +199
Views 93K
Comments 36

Information

Rating
1,236-th
Registered
Activity