На фоне предстоящего серийного производства аж 3 процессоров российского производства — Эльбрус 8C (МЦСТ), Baikal (Т-Платформы) и Мультиклет R1, я решил проанализировать технологическое отставание России по микропроцессорам на основании технологического процесса в производстве процессором в России/СССР и у лидеров в этой области.
Сколько-нибудь структурирование данные для России за весь период существования микроэлектроники или хотя бы его части я не нашел.
С данными по лидерам проблем не было — они есть в самых разных источниках, например, в английской Википедии или на русском языке. Так как корректность этих данных никаких сомнений не вызывает, останавливаться на этом не стоит.
С данными по России/СССР было сложнее. Использовались несколько каталогов, в частности sovietcpu.com. Даты разработки и тех процесс проверялся в разных источниках, в частности, это сайты производителей, а по советским процессорам использовались справочники, например, academic.ru и другие.
Минимальные критерии включения в список:
Оказалось удобными рисовать графики по двум признакам — отсталость в годах и отсталости в кратном числовом выражении. Сразу отмечу: графики отражают возможность производить (не важно где) по нужному тех. процессу, а не количество произведенных устройств, но условием является хотя бы мелкосерийное производство.
График отсталости в годах отображает скорость отставания по переходу на новые технологические процессы. Переходы осуществляются редко и рывками, от чего процессоры успевают изрядно устареть. Так, в 1997 году отставание достигло своего пика, поскольку на тот момент времени Россия могла производить процессоры только по тех. процессу 1 мкм, который впервые появился в 1985 году, то есть 12 лет назад относительно 1997 года.
Второй график более интересен, потому что отображает отставание по тех. процессу в кратном числовом выражении. Максимальное отставание приходится не на 90-ые как можно ожидать, а на 2014 год когда выходит Эльбрус 4С с 65 нм (лидеры уже освоили 14нм), получается что российский процессор тогда был «больше» в 4,6 раз. Впрочем, уже в 2015-году с появлением 32 нм процессоров Эльбрус 8C и Baikal – отставание сокращается до 2 раз. Минимальные отрывы конкурентов приходятся на 1991-1993 годы (всего 1.3 раза) и 2004–2005 (1.4 раза).
Первые советские процессоры выполненные по тех. процессу 10 мкм появились в 1974 году. Это была серия К587, которая была введена в строй на 3 года позже аналогов.
Через три года, в 1977 году выходит серия К580, клон i8080, изготовленные по тех. процессу 6 мкм. Одна из первых моделей — К580ИК80. После было выпущено множество процессоров по этому тех. процессу. Что примечательно, почти все они были клонами западных компаний.
Переход на 3 мкм был осуществлён только в 1982 году, с появлением процессора К1801ВМ1.
В 80-ых когда США ввели санкции против СССР, развитие электронной промышленности в стране сильно замедлилось. В санкциях было такое положение:
Тем не менее переход на 1.5 мкм был сделан в 1989 году с появлением КР1847ВМ286, копией i286, а в 1991 году перешли на 1 мкм — Л1876ВМ1 (i386). Тогда СССР уступал конкурентам по тех. процессу только в 1.3 раза. Это был лучший результат за всю историю России/СССР.
К сожалению в следующие 7 лет ситуация начала деградировать. Причины всем нам известны — экономический кризис и политическая нестабильность.
К 1997-году российские предприятия не могли производить ничего сложнее копии i386, отставание равнялось 12 годам. Самостоятельно преодолеть барьер в виде нескольких поколений процессоров только что очнувшаяся от шоков страна самостоятельно была не в состоянии, поэтому, спроектировав свой новый процессор R80 по тех. процессу 0,5 мкм на архитектуре SPARC, компания МЦСТ начала выпуск во Франции.
В больших количествах R80 и его немного улучшеная версия R100 не выпускались — но все же это был настоящий рывок для России. Уже через 3 года на этой основе был разработан более современный R150 (350 нм) — он и пошёл в серию, производство наладили на Тайване.
Далее события развивались куда более динамично — в 2004 переход на 130 нм (R500), a в 2010 — на 90 мкм (R1000). Производство перенесли с Тайваня в подмосковный Зеленоград, что очень важно поскольку до этого в России не было мощностей, способных работать по нужным тех. процессам.
В апреле 2014 года МЦСТ представила 4 ядерный Эльбрус-4С, выполненный по технологии 65 нм. И хотя это, с учетом возможности производить в России, был настоящий рывок, но все же отставший от конкурентов на 8 лет продукт.
В начале 2015 года МЦСТ представила 8 ядерный Эльбрус-8С, выполненный по технологии 28 нм. Почти тогда же компания Т-платформы анонсировала свой 28 нм процессор Baikal, основанный на лицензионном ARM Cortex А57.
Исходя из 2 графиков можно сделать следующие выводы относительно советской и российской микроэлектронной промышленности:
1) Несмотря на то, что темпы перехода на новые технологические процессы в России до 2014 года в сравнении с СССР, немного увеличились, отставание по тех. процессу в среднем увеличилось.
2) Технологическое отставание хоть и довольно большое, но меньше, чем многие себе представляют.
3) Если пересчитывать только с процессорами произведенными в России, то картина будет несколько хуже. Однако опыт производства своих процессоров в других странах, есть у многих стран. Кроме того производитель зарабатывает всего 10-15%.
Анализ недалекого будущего говорит о том, что отставание до 2020 по годам зафиксируется на 4-5 годах. В плане МСЦТ по развитию микроэлектроники на 2018 год запланирован переход к 16 нм (14 нм уже сейчас осваивают конкуренты), к 2020 переход к 10 нм (столько же у конкурентов к 2016 году).
Вероятно, для более динамичного развития нужны куда большие инвестиции и бизнес-план, построенный не на оборонных заказах, а на рядовом потребителе.
Сколько-нибудь структурирование данные для России за весь период существования микроэлектроники или хотя бы его части я не нашел.
Сбор данных
С данными по лидерам проблем не было — они есть в самых разных источниках, например, в английской Википедии или на русском языке. Так как корректность этих данных никаких сомнений не вызывает, останавливаться на этом не стоит.
С данными по России/СССР было сложнее. Использовались несколько каталогов, в частности sovietcpu.com. Даты разработки и тех процесс проверялся в разных источниках, в частности, это сайты производителей, а по советским процессорам использовались справочники, например, academic.ru и другие.
Минимальные критерии включения в список:
- Центральные процессоры ЭВМ
- Оригинальная российская архитектура
- Лицензированная архитектура
- Возможность производства в России или за рубежом
- Хотя бы мелкосерийное производство
- Включаем первое упоминание
Из этих данных можно выделить основные года переходов на новые тех. процессы
П.С. Л1876ВМ1 был разработан в СССР, но выпускался в Белоруссии, поэтому в список он тоже включен.
П.С. Так же у СССР в 90-ых в Германии были мощности для производства по технологии 1 мкм.
| Год перехода | Тех. процесс | Представитель |
|---|---|---|
| 1974 | 10 мкм | К587–серия |
| 1977 | 6 мкм | К580ИК80 |
| 1982 | 3 мкм | К1801ВМ1 |
| 1989 | 1.5 мкм | КР1847ВМ286 |
| 1991 | 1 мкм | Л1876ВМ1 |
| 1998 | 500 нм | MCST R80 |
| 2001 | 350 нм | MCST R150 |
| 2004 | 130 нм | MCST R500 |
| 2010 | 90 нм | MCST R1000 |
| 2014 | 65 нм | Эльбрус-4С |
| 2015 | 28 нм | Эльбрус-8С |
П.С. Л1876ВМ1 был разработан в СССР, но выпускался в Белоруссии, поэтому в список он тоже включен.
П.С. Так же у СССР в 90-ых в Германии были мощности для производства по технологии 1 мкм.
Оказалось удобными рисовать графики по двум признакам — отсталость в годах и отсталости в кратном числовом выражении. Сразу отмечу: графики отражают возможность производить (не важно где) по нужному тех. процессу, а не количество произведенных устройств, но условием является хотя бы мелкосерийное производство.
График отсталости в годах отображает скорость отставания по переходу на новые технологические процессы. Переходы осуществляются редко и рывками, от чего процессоры успевают изрядно устареть. Так, в 1997 году отставание достигло своего пика, поскольку на тот момент времени Россия могла производить процессоры только по тех. процессу 1 мкм, который впервые появился в 1985 году, то есть 12 лет назад относительно 1997 года.
Второй график более интересен, потому что отображает отставание по тех. процессу в кратном числовом выражении. Максимальное отставание приходится не на 90-ые как можно ожидать, а на 2014 год когда выходит Эльбрус 4С с 65 нм (лидеры уже освоили 14нм), получается что российский процессор тогда был «больше» в 4,6 раз. Впрочем, уже в 2015-году с появлением 32 нм процессоров Эльбрус 8C и Baikal – отставание сокращается до 2 раз. Минимальные отрывы конкурентов приходятся на 1991-1993 годы (всего 1.3 раза) и 2004–2005 (1.4 раза).
Небольшой ракурс в историю и причины взлетов и падений
Первые советские процессоры выполненные по тех. процессу 10 мкм появились в 1974 году. Это была серия К587, которая была введена в строй на 3 года позже аналогов.
Через три года, в 1977 году выходит серия К580, клон i8080, изготовленные по тех. процессу 6 мкм. Одна из первых моделей — К580ИК80. После было выпущено множество процессоров по этому тех. процессу. Что примечательно, почти все они были клонами западных компаний.
Переход на 3 мкм был осуществлён только в 1982 году, с появлением процессора К1801ВМ1.
В 80-ых когда США ввели санкции против СССР, развитие электронной промышленности в стране сильно замедлилось. В санкциях было такое положение:
Запретить поставки технологий: ничего сложнее, чем IBM 360 (1964 год)
Тем не менее переход на 1.5 мкм был сделан в 1989 году с появлением КР1847ВМ286, копией i286, а в 1991 году перешли на 1 мкм — Л1876ВМ1 (i386). Тогда СССР уступал конкурентам по тех. процессу только в 1.3 раза. Это был лучший результат за всю историю России/СССР.
К сожалению в следующие 7 лет ситуация начала деградировать. Причины всем нам известны — экономический кризис и политическая нестабильность.
К 1997-году российские предприятия не могли производить ничего сложнее копии i386, отставание равнялось 12 годам. Самостоятельно преодолеть барьер в виде нескольких поколений процессоров только что очнувшаяся от шоков страна самостоятельно была не в состоянии, поэтому, спроектировав свой новый процессор R80 по тех. процессу 0,5 мкм на архитектуре SPARC, компания МЦСТ начала выпуск во Франции.
В больших количествах R80 и его немного улучшеная версия R100 не выпускались — но все же это был настоящий рывок для России. Уже через 3 года на этой основе был разработан более современный R150 (350 нм) — он и пошёл в серию, производство наладили на Тайване.
Далее события развивались куда более динамично — в 2004 переход на 130 нм (R500), a в 2010 — на 90 мкм (R1000). Производство перенесли с Тайваня в подмосковный Зеленоград, что очень важно поскольку до этого в России не было мощностей, способных работать по нужным тех. процессам.
В апреле 2014 года МЦСТ представила 4 ядерный Эльбрус-4С, выполненный по технологии 65 нм. И хотя это, с учетом возможности производить в России, был настоящий рывок, но все же отставший от конкурентов на 8 лет продукт.
В начале 2015 года МЦСТ представила 8 ядерный Эльбрус-8С, выполненный по технологии 28 нм. Почти тогда же компания Т-платформы анонсировала свой 28 нм процессор Baikal, основанный на лицензионном ARM Cortex А57.
Итоги
Исходя из 2 графиков можно сделать следующие выводы относительно советской и российской микроэлектронной промышленности:
1) Несмотря на то, что темпы перехода на новые технологические процессы в России до 2014 года в сравнении с СССР, немного увеличились, отставание по тех. процессу в среднем увеличилось.
2) Технологическое отставание хоть и довольно большое, но меньше, чем многие себе представляют.
3) Если пересчитывать только с процессорами произведенными в России, то картина будет несколько хуже. Однако опыт производства своих процессоров в других странах, есть у многих стран. Кроме того производитель зарабатывает всего 10-15%.
Анализ недалекого будущего говорит о том, что отставание до 2020 по годам зафиксируется на 4-5 годах. В плане МСЦТ по развитию микроэлектроники на 2018 год запланирован переход к 16 нм (14 нм уже сейчас осваивают конкуренты), к 2020 переход к 10 нм (столько же у конкурентов к 2016 году).
Вероятно, для более динамичного развития нужны куда большие инвестиции и бизнес-план, построенный не на оборонных заказах, а на рядовом потребителе.
