Месяц назад вышла статья: Сооснователь МЦСТ пообещал через два года выпустить процессор на новой архитектуре, превосходящий иностранные аналоги «в 30-200 раз».
Общественность пикабы обсуждало статью в здравом ключе - закидало ссаными тряпками (любое обещание превзойти всех в мире в 30-200 раз, но через несколько лет и желательно за госсчёт -- достойно закидывания ссаными тряпками). Это очень большой прогресс - в 2010х я помню Эльбрус в российском интернетике чуть не обожествлялся.
Хочется развить успех и пересказать простыми словами про разработку микроэлектроники вообще (техническая часть - как CPU \ GPU работают). И как догонять, давайте будем оптимистами, по ключевым направлениям мировую микроэлектронику и... а какие вообще направления ключевые и актуальные а какие неключевые и неактуальные?
Грубо микроэлектронику можно разделить на дизайн (это когда сидят умные инженеры и придумывают новый процессор) и производство на фабриках/фабах (это когда умные инженеры выжигают ультрофиолетом через расплавленное олово на кремниевой пластине с нанометровой точностью то, что те самые дизайнеры наразрабатывали).
Этот рассказ будет про дизайн.
Начнём с "введения": где мы оказались, как, и почему российскую микроэлектронику вообще надо развивать (а то может если вам нужно 100_000 карточек RTX5090 или H200 - американская nVidia с радостью вам их отпустить, а американское правительство даже не будет мешать, сарказм).
Ну и список литературы по дизайну процессоров кому интересно читать-образовываться в конце.
Микроэлектронику развивать надо - иначе кранты.
Развивать необходимо самим - западные компании не принесут технологии нам - подобный запрет изначальная с 1990года политика правительства США.
Догоняющее развитие - единственный путь, при этом всё что можно купить \ переиспользовать надо покупать и переиспользовать.
Правительство "на нашей планете родной" боле-менее что всё плохо понимают, деньги пытаются выделять. Но засилье контор, привыкших 20 лет писать отчёты "мы разработали" а не разрабатывать устройства - привело к тому, что цельной индустрии с синергетическим эффектом пока нет.
Также догоняющее развитие - предполагает что ты знаешь что делать, сосредотачиваешься на этом и максимум всего что изобретено другими переиспользуешь - а у нас нездоровое "уникальная российская разработка".
Денег выделяется, пожалуй (я бы сказал больше чем толковых контор вообще есть), но они распыляются на кучу вещей, в том числе бесполезных проджектов.
1. Современная микроэлектронная промышленность - это то, что отделяет технологии 20 века от 21 (1_000_000 автономных робособак в год с полноценным ИИ, на борту М4, РПГ и средства сбития дронов - хотите против такого повоевать скажем через 10 лет?).
2. Топовую электронику вам просто так не продадут (все хотят сами делать "теслы", нейросетки, робособак и продавать другим - а чтобы мы делали сами не хотят и самое простое не продавать ключевой компонент микроэлектронику). Позавчерашнюю - пожалуйста.
3. Для того, чтобы у "западных партнёров" не было желания, а в идеале возможности, вырубить всё что можно - надо иметь свою же топовую микроэлектронную промышленность (в ответ на робособак - мочь выставить 1_000_000 автономных робо-котиков с полноценным ИИ АК-74 - не хотите, ок живём мирно). Это как в примере с уже существующими санкциями:
- Если у вас нечем заменить самолёты - то запрет бьёт по вам ОЧЕНЬ больно.
- Если вы можете заменить машины на китайские - ну ок для вас это увеличение цены, но не "гроб гроб кладбище пидр".
В общем-то написанное выше понятно, в том числе и нашему правительству где либеральные мечтания "купить всё что надо" развеяны. А вот как дошли до жизни такой? Почему мы не дружили сильно-сильно с США раньше (мы им kiss они нам теконолоджиа)?
И что вообще "мы" делали?
4. Положение на рынке разработки российской микроэлектроники не очень радужное.
Есть предприятия производящие "что получается" разной степени кустарности и зависимости от зарубежных поставщиков. Многие из них хорошие, многие не особо.
Но чего нет - так это целой индустрии (куда на вход деньги - на выходе продукт в автоматическом режиме).
Все всё колхозят сами. Нет разделения труда (одни делают IP-блоки, другие из них SOC) и отсюда синергетического эффекта. Если "хотеть сделать свой процессор" - все необходимые блоки, включая IP-блоки надо покупать "на западе".
И это я нисколько не сгущал краски.
При этом текущее положение осложнено сразу несколькими факторами:
5. С физическим производством, и в особенности с производством чипов на фабриках - у нас вот прям совсем беда. Многострадальный Микрон более 15 лет выпускал чипы по 180 нанометров, так и выпускает по сей день. В эту ситуацию я не готов углубляться цензурными словами, а нецензурными - ругать коллег не хочется.
Тут мы сами, как страна, пробакланили добровольно и с песней "всегда можно купить". Свалить вину не на кого ((
6. Всё время существования России США активно мешали России развивать микроэлектронную промышленность.
В 2013 году на рынок вывалилось безработных IT-инженеров в количестве.
Знаете почему? Потому, что это был единственный год когда со стороны США не было санкций на российскую микроэлектронику. Как это связано - ну в этот год США наложили санкции всего на 2 компании T-платформы(посмели выиграть тендер в США) и BaikalElectronics. Т-платформам это стоило в итоге бизнеса, BaikalElectronics это стоило нескольких лет развития.
Также мне не известно случаев, чтобы западные HiTech кампании приносили в РФ технологий (в отличии от Японии или Кореи или Китая или ....).
Мне неизвестно случаев, чтобы западные компании открывали (а не скупали уже существующие) core design центры в России - если вы знаете, приведите пожалуйста в комментариях.
7. В сфере разработки/дизайна - от процессора до готового изделия мы сами долгое время занимались фигнёй:
Государство пыталось осуществлять поддержку, не вдаваясь в подробности "что творится на земле".
В итоге самой большой ошибкой была система ОКР (опытно конструкторских разработок).
Идея в теории вроде бы здравая - давайте оплатим конторе разработку изделия, а дальше она имея клёвое, изделие, заранее оплаченное нами изделие как... уууххх догонит и перегонит. Догонит же, да....
Догадываетесь к чему привело на практике?
Конторы разной мутности получали деньги на ОКР (среди них были и хорошие).
Кто-то делал оснастку для водосчётчиков.
Кто-то просто "осваивал" деньги, сдавал макулатуру и возможно еле-еле дышащее изделие. Продавать своё изделие зарабатывая на рынке? Зачем? Мы лучше попросим денег на ещё один ОКР.
Ок ну и каково положение дел сейчас? К 2022 мы подошли в неготовом положении.
8. С одной стороны государство сменило бесполезные ОКР на субсидии (ты берёшь обязательства по коммерческому успеху - и получаешь льготный кредит). Это создаёт правильные стимулы работать.
А также вливает много (прям много, по российским масштабам) денег в отрасль - 210 млрд рублей субсидий в 2024 году - достаточно чтобы разработать 4 чипа уровня Rizen 7800(можно даже с 3D Cache). https://semiengineering.com/what-will-that-chip-cost/ - $500M - стоимость разработки такого чипа при зарплатах инженеров в США и Израиле.
9. С другой - осталась куча ОКР-ориентированных контор, со своими профессорами-академиками-экспертами (это прям большая проблема). Которые или просят деньги на "фундаментальные изобретения" или активно переквалифицируются в переклеивателей шильдиков (если видите "верните ОКР, уберите субсидии, давайте денег на ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ разработки а не на этот ваш рынок процессоров" - имейте в виду кто это пишет).
10. Как итог введения для лиги лени:
Понятно, что после 22 года очень многое изменилось.
"Тянут лямку" развития российской микроэлектроники - по-прежнему те, кто и до 22 делал что-то приличное для коммерческого рынка.
Те, кто раньше "писал макулатуру" пытаются и дальше делать ОКРы или сесть на супер-долгосрочные субсидии лет на 10 (авось за 10 лет забудут и посадят) или "переклеивать шильдики".
Те кто работает - кто с энтузиазмом, а кого и время заставляет ставить перед собой более амбициозные задачи. Этот последний пункт прям радует.
По части производства - там по-прежнему пропасть. Штатно мы можем производить 180нм на Микроне, а "в мире" 4нм. Это разница в скорости - десятки раз для процессора и сотни раз для GPU (самый распространённый на сегодня вид ускорителей для нейросетей). Я лично не знаю как в смысле фабрик решать проблему, если не начинать проект уровня "атомного проекта СССР", со сравнимыми ресурсами.
=================================================================
Чуть продвинутее:
Computer Architecture: A Quantitative Approach
Практически профессиональное:
CPU : Modern Processor Design: Fundamentals of Superscalar Processors
CPU : Processor Microarchitecture An Implementation Perspective
GPU : General-Purpose Graphics Processor Architecture
Особняком стоит (я его не читал, но ОЧЕНЬ многие рекомендуют):
Цифровая схемотехника и архитектура компьютера (Харрис & Харрис)
