Почему процессоры не делают большими
Перейти к содержимому

Почему процессоры не делают большими

  • автор:

Почему частоты процессоров не растут уже больше 10 лет? ⁠ ⁠

Привет Пикабу! Если в 90-ые рост частоты процессоров нередко обгонял инфляцию, а от пары десятков мегагерц мы быстро дошли до гигагерца, то вот в текущем тысячелетии рост фактически остановился. Как 15 лет назад всякие Pentium 4 и Core Duo работали на частоте около 3 ГГц, так и сейчас всякие Core i5 и Ryzen топчутся около этой отметки, а 5 ГГц считается отличным разгоном, доступным не всем.

Почему частоты процессоров не растут уже больше 10 лет? Процессор, Частота, Технологии, Видео, Длиннопост

Почему так? Почему мы не видим процессоров с частотами в десятки и сотни гигагерц?

Почему частоты процессоров не растут уже больше 10 лет? Процессор, Частота, Технологии, Видео, Длиннопост

Что же остановило рост? Давайте разбираться. Как всегда, текстовая версия под видео.

Увеличению частоты в лоб мешает рост тепловыделения

Только не пугайтесь — мы на секундочку залезем в физику. Ничего жуткого, просто тепловыделение процессора, Q, пропорционально квадрату напряжения на нем V, умноженное на его частоту F (Q~V²F). При этом любой оверклокер скажет вам, что частота и напряжение процессора связаны — чтобы поднять первое, нужно поднимать и второе.

Почему частоты процессоров не растут уже больше 10 лет? Процессор, Частота, Технологии, Видео, Длиннопост

Еще чуть-чуть физики. Честно, в последний раз. Не секрет, что процессоры состоят из миллионов и миллиардов транзисторов — по сути переключателей. Чтобы эти переключатели переключали, на них нужно накопить определенный заряд. А заряд у нас пропорционален току, тот — напряжению. То есть получается, что скорость переключения транзисторов процессора — грубо говоря, его частота — прямо пропорциональна напряжению на нем (V~F).

Объединим наши две формулы и получим, что тепловыделение процессора пропорционально аж кубу частоты (Q~F³).

Почему частоты процессоров не растут уже больше 10 лет? Процессор, Частота, Технологии, Видео, Длиннопост

Что это значит? Допустим, у нас есть процессор с частотой в 2 ГГц и тепловыделением около 50 Вт. Если мы захотим поднять его частоту вдвое, до 4 ГГц, нам придется увеличить тепловыделение аж в 8 раз, до 400 Вт.

Очевидно, отвести такое количество тепла от процессора сможет только система водяного охлаждения, да и то далеко не каждая. Конечно, нужно понимать, что формулы выше лишь приблизительны, но суть они передают верно: даже небольшой рост частоты приводит к ощутимому росту тепловыделения. А если учесть, что наши системы охлаждения как умели 10 лет назад отводить около 100-200 Вт тепла, так и умеют, рост частоты просто-напросто уперся в TDP.

Уменьшение техпроцесса

Ладно, в лоб не получилось. А почему бы не заняться внутренней оптимизацией процессора? Ведь что такое по сути частота процессора — это то, сколько операций в секунду он может делать. Поэтому если снизить время на одну операцию — их в секунду процессор станет делать больше и его частота вырастет. Бинго? Да, но и тут все сложно.

Почему частоты процессоров не растут уже больше 10 лет? Процессор, Частота, Технологии, Видео, Длиннопост

Самый простой способ — опять же в лоб. Просто берем и уменьшаем составные части процессора. Так как скорость перемещения сигналов — константа и сравнима со скоростью света, то чем меньшее растояние сигналам нужно проходить, тем быстрее они будут это делать и тем быстрее будет работать процессор.

Почему частоты процессоров не растут уже больше 10 лет? Процессор, Частота, Технологии, Видео, Длиннопост

То есть, иными словами, один из способов ускорить процессор — это перейти на более тонкий техпроцесс. Казалось бы, это происходит постоянно: если 10 лет назад Intel удивляла нас 22 нм чипами, то теперь TSMC уже производит 5 нм камни и не за горами переход на 3 нм. То есть на бумаге техпроцесс за это время уменьшился аж в 4 раза. А вот роста частоты почти не видно: как топтались около 4 ГГц в случае с Intel Core 2-ого поколения, так и топчемся уже с Core 10-ого поколения или новыми AMD Ryzen 5000.

Почему частоты процессоров не растут уже больше 10 лет? Процессор, Частота, Технологии, Видео, Длиннопост

Все дело в том, что уменьшение техпроцесса — фейковое. Около десяти лет назад компании перешли на трехмерный способ расположения транзисторов, а считать их плотность продолжили по площади. Вот и получилось, что на бумаге техпроцесс уменьшился сильно, а вот на деле ключевые размеры транзисторов уменьшились слабо.

Почему частоты процессоров не растут уже больше 10 лет? Процессор, Частота, Технологии, Видео, Длиннопост

Ну и добавим сюда то, что сами размеры кристаллов выросли вслед за ростом числа ядер, то есть сигналам приходится проходить большее расстояние.

Почему частоты процессоров не растут уже больше 10 лет? Процессор, Частота, Технологии, Видео, Длиннопост

Вот и получается, что на деле никакого роста частоты мы и не видим.

Оптимизация конвейера

Окей, в лоб частоту поднимать не получится из-за тепловыделение, а уменьшение техпроцесса у нас маркетинговое. А почему бы не заняться программными оптимизациями? Различные операции процессор считает по конвейерному принципу, разбивая их на более простые инструкции, которые считаются несколько тактов друг за дружкой. Причем время такта привязано к самой длинной части инструкции, то есть при выполнении более простых частей инструкции некоторое время процессор простаивает.

Почему частоты процессоров не растут уже больше 10 лет? Процессор, Частота, Технологии, Видео, Длиннопост

Простой — непорядок, скажете вы и будете правы. Как от него избавиться? Ну, можно снизить время на выполнение самой длинной части инструкции — в таком случае тактов в секунде станет больше, а значит процессор будет работать быстрее и его частота поднимется.

Проблема в том, что тут уже заоптимизировано все дальше некуда. Так, например, операция деления стоит современным процессорам пару десятков тактов. Сможете уменьшить это число хотя бы на один такт, и Intel с AMD вас озолотят.

Почему частоты процессоров не растут уже больше 10 лет? Процессор, Частота, Технологии, Видео, Длиннопост

Вторая проблема в том, что нередко самая длинная часть инструкции цепляется за предыдущие, и разбить ее нельзя. Банальный пример из жизни — это постройка дома: пока вы не возвели стены текущего этажа, вы не можете начать заниматься полом следующего. Даже если у вас уже готовы и кран, и плиты, и есть рабочие. Вот и получается, что есть казалось бы несвязанные операции «постройка стен» и «укладка пола», но разделить их нельзя, и они тянутся как одна длинная инструкция, вызывая простой процессора на более мелких.

И… все. Больше способов поднять частоту нет

В итоге к чему мы пришли? Раз охлаждать жидким азотом процессоры мы не хотим, тепловыделение ограничивает рост частоты. Техпроцесс уменьшается фейково, к тому же сами кристаллы нередко растут. В программном плане все заоптимизировано по максимуму.

Вот и получается, что просто нет больше способов частоте расти. Это в 90-ые годы был простор, когда можно было без проблем повышать тепловыделение процессоров вдвое, с 5 аж до целых 10 Вт, тем самым обеспечивая рост частоты. Тогда можно было легко снижать техпроцессы с микрометров до сотен нанометров. Ну и конвейер оптимизировать было куда. А сейчас, увы, почти всего этого нет, так что скорее всего даже 10 ГГц мы не увидим в процессорах вообще никогда.

Надеюсь это было доступно. Возможно в будущем случится какое нибудь открытие в области передачи и отвода тепла или появятся процессоры на одноатомных транзисторах, разработки в этом направлении уже ведутся или будущее за ARM?

Закон Мура больше не работает. Удваивать количество транзисторов на кристалле, каждые 2 года не получается. Нам нужно искать другой проводник или технологию, чтобы двигаться дальше.

Современные транзисторы измеряются тысячами атомов, поэтому их размеры ещё можно уменьшить в сотню раз, как минимум. Мастодонт процессоростроения Джим Келлер считает, что масштабировать полупроводниковые транзисторы можно будет ещё лет двадцать. А вы в это верите? Конечно да! этот мужик создал архитектуру AMD Zen, спроектировал процессоры для Apple и Intel.

Следим за событиями. Есть идея! Коли пошла такая пьянка, вы хотите услышать честное мнение редакции на тему домашнего майнинга? Если да! Напишите об это в комментах!

Поддержать
2 года назад
Нахуй эту частоту! Код! Код оптимизируйте,блэт!
раскрыть ветку
2 года назад

Еще влияет подвижность электронов в материале. Если взять материал с большей подвижностью — можно поднимать частоту выше при сравнимом тепловыделении. Например, A3B5-полупроводники (из комбинации элементов III и V группы таблицы Менделеева) спокойно держат десятки и сотни гигагерц. Те же арсенид галлия, фосфид галлия, алингап. Но есть нюанс — они не очень подходят для изготовления микросхем. Единичные элементы (транзистор, светодиод, диод) — можно сделать на одном кристалле. А вот энное количество переходов — уже проблематично.

Материаловеды уже полста лет бьются над этими проблемами, т.к. интегральная фотоника — кардинальный путь ускорить вычисления. Но пока болт.

раскрыть ветку
2 года назад

Ждем пост о том, почему для майнинга все покупают видеокарты, а не обычные процессоры.

раскрыть ветку
2 года назад

«. 2 ГГц и тепловыделением около 50 Вт. Если мы захотим поднять его частоту вдвое, до 4 ГГц, нам придется увеличить тепловыделение аж в 8 раз, до 400 Вт.»

Для 400 Вт нужно поднять напряжение ядра до каких-то немыслимых величин. Только незачем.

Разгон на воздухе с 2,7 до 4,3 ГГц — тепловыделение увеличивается в 1,5. 2 раза — основано на личном опыте.

Нет кубической зависимости от частоты, даже квадратичной нет. Есть зависимость(квадратичная) от напряжения ядра.

Замедление и даже остановка роста частоты связана с отсутствием технологий производства высокочастотных транзисторов, применяемых в процессорах. А уменьшение техпроцесса затруднено утечками затворов тех самых транзисторов.

Как-то так, если не ошибаюсь. ))

раскрыть ветку
2 года назад

Это ваша статья или копипаста? Если ваша, где тэг «мое»? Если копипаста — где ссыль на источник и автора?

Статья шикарна, автор — просто гений. Рассказать сложное человеческим языком и не скатиться в снобистские термины и не погрязнуть там — это талант.

раскрыть ветку
Похожие посты
1 месяц назад

Для выпуска 2-нм чипов в условиях санкций Китай построит 150-метровую синхротронную EUV-пушку⁠ ⁠

В условиях запрета на поставку в Китай EUV-сканеров компании ASML, китайским производителям придётся создавать собственные инструменты для литографии в сверхжёстком ультрафиолете для выпуска самых передовых чипов. Поскольку Китай в этом заметно отстаёт, он может выбрать другой путь для достижения цели и, в конечном итоге, может даже превзойти западные технологии. Этим путём обещают стать синхротронные источники света, мощность которых превзойдёт возможности плазменных лазеров ASML.

Для выпуска 2-нм чипов в условиях санкций Китай построит 150-метровую синхротронную EUV-пушку Китай, Производство, Изобретения, Инновации, Процессор, Технологии, Импортозамещение, Техника

По оценкам китайских источников, для формирования EUV-излучения мощностью около 1 кВт потребуется создать накопительное кольцо диаметром от 100 до 150 м (не говоря о вспомогательных установках и строениях). Этой мощности хватит для производства чипов с технологическими нормами до 2 нм. Компания ASML сейчас массово производит передовые литографические EUV-сканеры мощностью до 500 Вт, что обеспечивает выпуск 3-нм чипов. Перед ней также стоит задача разработки более мощных источников EUV-света, которая по сложности не так уж далеко от китайских проектов EUV-«пушки».

Показать полностью 1
1 месяц назад

Китай, стремящийся стать лидером в области полупроводников, делает решительный шаг вперед⁠ ⁠

Китай, стремящийся стать лидером в области полупроводников, делает решительный шаг вперед Инновации, Наука, Технологии, Китай, Ученые, Изобретения, Процессор, Техника, Электроника

Китайский фонд финансирования фундаментальных исследований NSFC, объявил о своем намерении выделить $6,4 млн на примерно 30 проектов по созданию технологий в области чиплетостроения.

Чиплеты — это новый подход к созданию микросхем, который предполагает использование нескольких отдельных кристаллов (или “чиплетов”), объединенных в одну микросхему. Это может привести к созданию новых и более эффективных микросхем, которые могут быть использованы в самых разных областях — от компьютеров и смартфонов до автомобилей и медицинского оборудования.

Источник мой Телеграм паблик: https://t.me/thefutureidol

Показать полностью 1
1 месяц назад

В Китае разработали технологию, которая приведёт к 1-нм чипам — 300-мм пластины научились покрывать атомарно тонкими плёнками⁠ ⁠

Китайские учёные сообщили о создании технологии массового производства подложек с атомарно тонкими полупроводниковыми слоями. Новая технология масштабируется до производства 12-дюймовых (300-мм) подложек — самых массовых, продуктивных и наибольших по диаметру пластин для производства чипов. С такими пластинами транзисторы с затвором размером 1 нм и меньше станут реальностью, что продлит действие закона Мура и выведет электронику на новый уровень.

В Китае разработали технологию, которая приведёт к 1-нм чипам — 300-мм пластины научились покрывать атомарно тонкими плёнками Китай, Изобретения, Импортозамещение, Чип, Процессор, Технологии, Прогресс, Инновации, Техника

Современные технологии наращивания слоёв на подложках работают по принципу осаждения материала из точки распыления на поверхность. Для нанесения плёнок толщиной в один атом или около того на крупные пластины эта технология не предназначена. С её помощью можно инициировать рост равномерной по толщине плёнки только на небольшие пластины — примерно до 2 дюймов в диаметре. Для пластин большего диаметра и, тем более, для 300-мм подложек этот метод не годится.

В интервью изданию South China Morning Post профессор Пекинского университета Лю Кайхуи (Liu Kaihui) сообщил, что его группа разработала технологию производства атомарно тонких слоёв на любых подложках вплоть до 300-мм. В основе технологии лежит контактный метод выращивания плёнки с поверхности на поверхность. Активный материал входит в контакт с подложкой сразу по всей её поверхности, давая старт для роста плёнки равномерно во всех её точках. В зависимости от типа активного материала могут быть выращены плёнки нужного состава и даже множество плёнок друг на друге, если это потребуется.

Кроме того, учёные разработали проект установки для выращивания атомарно тонких плёнок в массовых объёмах. Согласно расчётам, одна такая установка может выпускать до 10 тыс. 300-мм подложек в год. Эта же технология подходит для покрытия подложек графеном, что позволит, наконец, внедрить этот интересный материал в массовое производство чипов.

Следует сказать, что учёные заглянули далеко вперёд. Сегодня 2D-материалы (толщиной в 1 атом) только исследуются на предмет использования в структурах 2D-транзисторов и в других качествах. До массового производства подобных решений ещё очень далеко, и предстоит провести много научной работы, пока она не воплотится в серийной продукции. Но это важнейшее направление, которое позволит совершить прорыв в производстве электроники и китайские производители внимательно следят за успехами своих учёных.

Показать полностью 1
4 месяца назад

Intel построит новый завод в Израиле за рекордные 90 млрд шекелей⁠ ⁠

Intel построит новый завод в Израиле за рекордные 90 млрд шекелей Компьютер, Процессор, Израиль, Intel, Технологии, Производство

Intel построит новый завод в Израиле за рекордные 90 млрд шекелей Компьютер, Процессор, Израиль, Intel, Технологии, Производство

Показать полностью 2
Поддержать
10 месяцев назад

Huawei подала патентную заявку на EUV-сканер — он может открыть Китаю технологии менее 7 нм⁠ ⁠

Huawei подала патентную заявку на EUV-сканер — он может открыть Китаю технологии менее 7 нм Китай, Технологии, Процессор, Чип

Документы в Национальное управление интеллектуальной собственности Huawei подала в середине ноября, заявка зарегистрирована за номером 202110524685X, сообщает MyDrivers. В патентной заявке описаны ключевые компоненты EUV-сканера, в том числе генератор света с длиной волны 13,5 нм, комплект зеркал и система литографии. К сожалению, данный документ не означает фактической возможности Huawei построить эту сложную машину, включающую в себя множество современных компонентов, способных обеспечивать идеально согласованную работу в течение продолжительного времени. Кроме того, производство придётся обеспечить необходимым сырьём.

Показать полностью
10 месяцев назад

Китайская 28нм литографическая машина все же будет запущена в массовое производство⁠ ⁠

Недавно Shanghai Microelectronics(SMEE) заявила, что начнет массовое производство 28-нм иммерсионной литографической машины на основе предыдущей 90-нм литографической машины и поставит первое отечественное оборудование для литографической машины SSA/800-10 Вт в первом квартале 2023 года.

Китайская 28нм литографическая машина все же будет запущена в массовое производство Производство, Импортозамещение, Китай, Процессор, Технологии, Прогресс, Длиннопост

Аппарат представляет собой иммерсионную литографическую машину, в которой используется источник света ArF, то есть источник света с длиной волны 193 нм.

Это литографическая машина четвертого поколения, что также означает, что между Китаем и ASML существует только одно поколение разрыва. Благодаря этому технологическому процессу Shanghai Microelectronics также напрямую превзойдет японских производителей Canon и Nikon и станет вторым в мире гигантом по производству литографических машин после ASML в Нидерландах.

Китайская 28нм литографическая машина все же будет запущена в массовое производство Производство, Импортозамещение, Китай, Процессор, Технологии, Прогресс, Длиннопост

В настоящее время литографическая машина пережила пять поколений развития, от самой ранней длины волны 436, до литографической машины второго поколения, которая начала использовать i-line с длиной волны 365 нм, а третьим поколением был KrF-лазер с длиной волны 248 нм. Четвертое поколение — это лазер DUV с длиной волны 193 нм, который является известным эксимерным лазером ArF.

Локализация производства литографических материалов в Китае растет в невиданных темпах. Например Nanda Optoelectronics теперь может производить фоторезист 7 нм. Конечно, Китай все еще имеет большой разрыв с зарубежными странами в инструментах EDA и дизайне IC.gap.

Китайская 28нм литографическая машина все же будет запущена в массовое производство Производство, Импортозамещение, Китай, Процессор, Технологии, Прогресс, Длиннопост

Чанчуньский институт оптики и механики, Институт технологий оптоэлектроники Академии наук Китая, Шанхайский институт оптики и точной механики Академии наук Китая, Институт микроэлектроники Академии наук Китая, Пекинский технологический институт , Харбинский технологический институт и Хуачжунский научно-технический университет начали исследовательскую работу по проекту «Ключевые технологические исследования экстремальной ультрафиолетовой литографии».

Китайская 28нм литографическая машина все же будет запущена в массовое производство Производство, Импортозамещение, Китай, Процессор, Технологии, Прогресс, Длиннопост

Однако литографическая машина EUV весит 180 тонн, состоит из более чем 100 000 деталей, требует 40 контейнеров для транспортировки, а ее установка и отладка занимает более года. С таким большим количеством деталей это слишком сложно для страны, и в настоящее время страна планирует наладить массовое производство литографических машин EUV до 2035 года.

Китайская 28нм литографическая машина все же будет запущена в массовое производство Производство, Импортозамещение, Китай, Процессор, Технологии, Прогресс, Длиннопост

Можно сказать, что к концу года Shanghai Microelectronics сможет начать массовое производство 28-нм машин для иммерсионной литографии. Это может не только решить проблему ограниченного производства микросхем, разрушить монополию иностранных производителей на рынке литографических машин для ИС, но также удовлетворить более широкий рыночный спрос и способствовать развитию отечественной полупроводниковой промышленности.

Показать полностью 5
1 год назад

Вышел новый китайский процессор Godson 3C5000⁠ ⁠

Сегодня, 6 июня, на форуме развития архитектуры LoongArch 2022, компания Loongson представила серверный процессор Godgson 3C5000 для общих вычислений, крупных центров обработки данных и центров облачных вычислений, а также совместно с партнерами выпустила базовую программно-аппаратную платформу для домашних серверов нового поколения

Вышел новый китайский процессор Godson 3C5000 Технологии, Техника, Китай, Процессор

Процессор GodSon 3C5000 использует полностью независимую архитектуру инструкций LoongArch;

Оценка 16-ядерного одночипового теста unixbench превышает 9500, а вычислительная мощность двойной точности достигает 560 GFlops. Пиковая производительность 16-ядерного процессора сравнима с производительностью типичного 64-ядерного процессора ARM;

Поддержка до 16-стороннего соединения, с новым поколением чипа моста Loongson 7A2000, пропускная способность PCIe увеличена более чем на 400% по сравнению с предыдущим поколением;

Новый процессор может удовлетворить вычислительные потребности общих вычислений, крупных центров обработки данных и центров облачных вычислений. Благодаря механизму безопасности на уровне микросхемы процессор может обеспечить эндогенную поддержку на уровне ЦП для Equal Assurance 2.0, доверенных вычислений, замены алгоритмов национальной шифрации и защиты от уязвимостей сетевой безопасности.

Вышел новый китайский процессор Godson 3C5000 Технологии, Техника, Китай, Процессор

Однако технические подробности нового процессора пока не разглашаются, но по-видимости он является дальнейшим развитием вышедшего год назад процессора 3C5000L (16 ядер, частота 2,0 ГГц-2,2 ГГц ).

Показать полностью 2
1 год назад

Современные российские процессоры и что из них делают⁠ ⁠

1. Серверный процессор Эльбрус МЦСТ

Современные российские процессоры и что из них делают Технологии, Гаджеты, Процессор, Нанотехнологии, Техника, Прогресс, Длиннопост

Делают из него как обычные ПК так и серверы портировано пару игр GTA 3 и CS 1.6

-ос Linux можно запустить windows 7 на эмуляторе х86, но это будет жрать 2 ядра и 12 гигов памяти и он будет тормозить.

-работает только с видеокартами AMD

Современные российские процессоры и что из них делают Технологии, Гаджеты, Процессор, Нанотехнологии, Техника, Прогресс, Длиннопост

Отдельно брать процессор не имеет никакого смысла, поскольку сокета у российских процессоров нету и они паяются на материнскую плату, на заводе. Материнская плата тоже делается в РФ из китайских комплектующих, выглядит как обычная. Думаю где-нибудь на заводе СПГ такой стоит.

2. Байкал М для персональных компьютеров

Современные российские процессоры и что из них делают Технологии, Гаджеты, Процессор, Нанотехнологии, Техника, Прогресс, Длиннопост

Технические характеристики Baikal-M:

Техпроцесс: 28 нм

Процессор: 8 x ARM CortexA57 с тактовой частотой 1,5 ГГц (4 кластера по 2 ядра)

Графика: Mali-T628 (8 ядер, 500 МГц)

Кэш L2: 1 МБ на кластер

Контроллер памяти: 2 х DDR3/DDR4-2400 64-бит DRAM, ECC

Энергопотребление: менее 30 Вт

Делают на нём моноблоки (Гравитон, Эдельвейс, SafeRAY, GadGetPark и др)

И ноутбук Bitblaze

Современные российские процессоры и что из них делают Технологии, Гаджеты, Процессор, Нанотехнологии, Техника, Прогресс, Длиннопост

SSD (Нанотех Калининград) и LCD (РЦГЭ Троицк) тоже российские. Но сама архитектура не оригинальная как у эльбруса, а такая же как у apple arm (MacBook)

Современные российские процессоры и что из них делают Технологии, Гаджеты, Процессор, Нанотехнологии, Техника, Прогресс, Длиннопост

Технологию 28 нм делают, что бы можно было производить чипы на имеющихся предприятиях по всей России и в случае необходимости поддержать нужные секторы экономики банки, медицину и тд.

3. Процессоры «Скиф» для мобильных устройств (НПЦ «Элвис»)

Современные российские процессоры и что из них делают Технологии, Гаджеты, Процессор, Нанотехнологии, Техника, Прогресс, Длиннопост

4-х ядерный CPU ARM Cortex-A53 с тактовой частотой 1,2 ГГц; L1 кэш — 32 кбайт, L2 кэш — 1 Мбайт;

контроллер прерываний ARM GIC500;

128-бит SIMD/FPU сопроцессоры NEON;

доверенный контур загрузки и управления на базе собственного контроллера «Мультикор»;

высокопроизводительный 2-х ядерный DSP кластер ELcore-50 с аппаратной поддержкой функций обработки сигналов, алгоритмов искусственного интеллекта на базе нейросетей, шифрования;

связные акселераторы (Витерби, Турбо, БПФ и др.);

программируемый блок SDR;

графический процессор GPU PowerVR;

блоки ввода/вывода и обработки изображений 4K&60 fps (ISP с функцией HDR, кодек HEVC/H.264);

навигационное ядро с поддержкой ГЛОНАСС/GPS/BeiDou/GALILEO.

Смартфон AYYA T1

Современные российские процессоры и что из них делают Технологии, Гаджеты, Процессор, Нанотехнологии, Техника, Прогресс, Длиннопост

«Железная» составляющая смартфона предусматривает лишь одну комплектацию с 4 ГБ оперативной памяти и накопителем на 64 ГБ. Камер в смартфоне три – основная на 12+5 Мп и фронтальная на 13 Мп.

Последняя расположена непосредственно в экране в виде выреза в верхнем левом его углу. Сам по себе экран имеет разрешение HD+ или 1600х720 точек при диагонали 6,53 дюйма и частоте обновления 60 Гц.

AYYA T1 укомплектован батареей на 4000 мАч с зарядкой по USB-C. В телефоне нет поддержки сетей пятого поколения (5G), но есть два слота под SIM-карты и разъем под накопитель microSD до 128 ГБ.

Список характеристик отечественного AYYA T1 включает отдельный вход под проводные наушники и чип NFC для бесконтактной оплаты. Также в наличии сканер отпечатков пальцев (на задней панели). В комплект поставки, помимо кабеля зарядки и блока питания, входят гарнитура, чехол и защитное стекло на дисплей.

По заверению разработчиков, в обозримом будущем Android 11 будет заменен операционной системой KasperskyOS, а процессор MediaTek будет заменен на скиф.

4. Процессор КОМДИВ для военных (оборонная сфера)

Отечественный процессор KOMDIV-32 является разработкой Научно-исследовательского института системных исследований Российской академии наук. Данное предприятие занимается созданием высокопроизводительных, устойчивых к радиации микроархитектур.

32-битный микропроцессор КОМДИВ сделан на основе лицензированного у MIPS ядра. Основное преимущество – отличная устойчивость к радиации. Данный фактор делает процессор неубиваемым в условиях космоса, где радиация оказывает губительное воздействие на обычную технику. Именно поэтому он крайне полезен для аппаратов, что предназначены для использования в условиях космического пространства.

Российский процессор производится не для массового применения, его частота составляет 33-100 мегагерц. Его выпускают для нужд Министерства обороны России и военно-космических исследований. Производством микросхем занимаются исключительно российские компании, при участии РНЦ Курчатовский институт. Одним из основных предприятия также можно назвать Конструкторское бюро «Корунд-М».

Важно отметить, что КОМДИВ-32 способен работать при температуре от -60 до 125 градусов по Цельсию.

Современные российские процессоры и что из них делают Технологии, Гаджеты, Процессор, Нанотехнологии, Техника, Прогресс, Длиннопост

3-слоя металла, технология производства 0.5 мкм, 1.5 миллионов транзисторов, тактовая частота 33 MHz, 8KB L1 кэш инструкций, 8KB L1 кэш данных, совместим с IDT 79R3081E. Производительность составляет 24,5 VAX MIPS (тест Dhrystone2.1) и 8.7 MFLOPS (тест flops2.0).

технология производства 0.5 мкм, 3 слоя металлизации, тактовая частота 33-50МГц

1890ВМ2Т (аналог MIPS R3000[6], 5-стадийный конвейер, 8 КБ L1D, 8 КБ L1I, производительность оценивается в 50 MFLOPS)

технология производства 0.35 мкм, тактовая частота 90МГц[9] (максимальная — до 100 МГц[7]), 1.7 млн транзисторов.

SoC, радиационно стойкий, радиационная стойкость не меньше, чем к 200 кРад, технология производства 0,5 мкм кремний на изоляторе (КНИ), тактовая частота 33 МГц

1900ВМ2Т так же известный как, Резерв-32

радиационно стойкий, радиационная стойкость не меньше, чем к 200 кРад, тройное модульное резервирование на уровне блоков с самовосстановлением, тех. производства 0,35 мкм кремний на изоляторе (КНИ), диапазон рабочей температуры от −60 до 125 °C, тактовая частота 66 МГц.

SoC, SpaceWire, радиационно стойкий, радиационная стойкость не меньше, чем к 200 кРад, технология производства 0,25 мкм кремний на изоляторе (КНИ), тактовая частота 100 MHz.

Современные российские процессоры и что из них делают Технологии, Гаджеты, Процессор, Нанотехнологии, Техника, Прогресс, Длиннопост

Модель процессора «КОМДИВ-64» (1890ВМ5Ф) применяется в БЦВМ (бортовая цифровая вычислительная машина) информационно – управляющих систем современных российских истребителей Су-34 и Су-35.

Современные российские процессоры и что из них делают Технологии, Гаджеты, Процессор, Нанотехнологии, Техника, Прогресс, Длиннопост

Вычислительная система «ВОСХОД»

Показать полностью 9
1 год назад

Микроэлектроника в России до и после 24.02.2022⁠ ⁠

В свете последних событий (для потомков: гуглим Россия, Украина, 24 февраля 2022), приведших к введению санкций против России в сфере высоких технологий и, в частности, микроэлектроники, я часто слышу вопрос: а что дальше? В каком сейчас состоянии российское микроэлектронное производство? Россия сможет создать полностью локальное производство чипов?
Сразу оговорюсь, что данная статья не претендует на всесторонний независимый анализ ситуации, а отражает мою личную точку зрения, основанную во многом не на открытых источниках, а на опыте: более 20 лет в индустрии, 15 лет за границей, как в R&D (IMEC), так и на массовом производстве (Global Foundries) плюс 8 лет в России (запуск с нуля завода по производству МЭМС), личном общении, мнении других специалистов; в общем всём том, доказательств чему найти нельзя или очень сложно. Поэтому пруфов предоставлять не буду – каждый имеет собственную точку зрения и право ее высказывать (по крайней мере пока).
Говорить я буду только про технологии производства, так как сам я бывший технолог, к дизайну отношения никогда не имел и фразы типа «лицензирование ядер процессора» для меня темны и непонятны.
Также отмечу, что говорить буду только про КМОП производство, во-первых потому, что эта тема наиболее интересна потребителям (это бытовая электроника – процессоры, память и т.п.), во-вторых, за границей я работал в КМОП (aka CMOS) производстве и хорошо представляю его изнутри, в-третьих сам я сейчас работаю в МЭМС индустрии и писать про нее не буду, так как являюсь заинтересованной стороной.
Статья состоит из трех частей:
Анализ текущих производителей
Размышления на тему полностью локального производства микроэлектроники
Попытка заглянуть в будущее

Анализ текущей ситуации

Для начала давайте посмотрим на текущих производителей микроэлектроники. Я буду говорить только о более-менее современных фабриках, способных выпускать микросхемы по техпроцессу 180 нм и ниже. Чтобы было понятно, я буду приводить примеры процессоров, произведенных по определенной технологии, данные взяты из Википедии там в статье есть справа колоночка со всеми техпроцессами, можно кликнуть и посмотреть, что по этому техпроцессу (и когда) производилось. Так вот, 180 нм – это начало 2000-x, процессоры типа Intel Celeron и PlayStation 2. Всякие старые советские заводы (типа НЗПП), работающие по технологиям больше микрона, рассматривать не будем (например, Intel 80286 был сделан по технологии 1.5 мкм).
Небольшая оговорка про размер пластин. Современное производство работает либо на 200 мм (до 90 нм), либо на 300 мм (65 нм и ниже) кремниевых пластинах. Наиболее продвинутое оборудование для технологий меньше 65 нм существует только в варианте 300 мм. Поэтому сделать высокие технологии на 200 мм пластинах не получится. А оборудование для 300 мм пластин существенно (в разы) дороже оборудования для 200 мм пластин.
Итак, что мы имеем на сегодняшний момент.

Микрон — это наиболее живое микроэлектронное производство в России. Работают на 200 мм пластинах, обладают технологией 180 нм (в массовом производстве), 90 нм (не уверен, что в сильно массовом, но могу ошибаться; 90 нм – это Intel Celeron M/D, AMD Athlon 64), 65 нм (тут у меня большие сомнения что там есть массовое производство; 65 нм — это AMD Turion 64 X2, Microsoft Xbox 360 «Falcon»). Я в свое время участвовал в попытках разработки технологии 65 нм на 200 мм пластинах (IMEC, Бельгия), но оборудование не тянуло, поэтому 65 нм техпроцесс был перенесен на 300 мм оборудование.
Производит Микрон в больших объемах в основном чипы для банковских карт, паспортов, билетов в метро и т.д. В небольших объемах производят то, за что попали под санкции. Находятся под санкциями довольно давно, так что уже как-то научились с этим справляться. Оборот более 6 млрд рублей, из них примерно половину они зарабатывают сами, остальное докидывает государство (например, в виде субсидий по 109 постановлению Минпромторга – Микрон там всегда среди получателей субсидий).

Не путайте с просто Ангстремом (без Т) – Ангстрем это как раз старое советское производство, они делали чипы для советских калькуляторов и игры «Ну погоди» — если кто настолько стар, чтобы ее помнить, там волк яйца из-под куриц ловил. Ангстрем до сих пор жив и производит продукцию (понятное дело, не для калькуляторов).
История Ангстрема-Т началась в 2007 году, когда Global Foundries (тогда это был еще завод AMD – Fab36, Дрезден), начал переход на 300 мм пластины и продал все оборудование и технологии на 200 мм Ангстрему-Т: 130 нм (уровень AMD Athlon MP Thoroughbred) полная документация на техпроцесс с гарантией выхода годных и 90 нм – разработана, но еще не в массовом производстве. На тот момент это были довольно свежие технологии. Но дальше что-то пошло не так. Оборудование застряло на складе в Роттердаме, и когда я пришел работать на Global Foundries в 2011 году, это было уже притчей во языцех – как они продали оборудование в российскую компанию, но оно, вместо того, чтобы использоваться, уже 4 года гниет на складе. Гнило оно еще где-то до 2014, после чего все-таки приехало в Россию. В Зеленограде был построен завод, практически точная копия дрезденского, они даже построили собственную электростанцию, чтобы покупать не электричество, а газ и вырабатывать электроэнергию своими силами, чтобы не зависеть от перебоев с электроэнергией. Так же сделано в Дрездене, правда, немцы ухитрились сами себе отключить электричество на заводе (как раз в мое дежурство) – но это уже другая история.
Так вот, завод был построен, оборудование завезено, я там был и испытывал дежавю после Дрездена – все точно так же, установки на тех же местах, с теми же кодовыми названиями.
То есть, выглядело там все более-менее нормально, но вот с руководством там какая-то странная история. У меня есть целая коллекция визиток генеральных директоров Ангстрема –Т одинакового дизайна, только фамилии разные – они там менялись постоянно (вместе со всей командой). Как-то раз общался с одним из замов, он меня спросил, как у нас устроен контроль качества, я рассказал, он начал смеяться и сказал, что я ничего не понимаю в контроле качества. Ну, у нас контроль качества устроен по тем же принципам, по которым я в Германии делал чипы модемов для Qualcomm для пятых айфонов, Эппл вроде на качество не жаловался. Так что я пожал плечами, но спорить не стал. Еще как-то раз я беседовал с VP sales ASML, он интересовался, как там дела у Ангстрема-Т и сказал, что так как их сканеры простояли 7 лет на складе, запустить их будет очень сложно и предложил сдать старые сканеры в трейд-ин, а в Ангстрем-Т поставить более новые с доплатой. Я пересказал этот разговор руководству Ангстрема-Т и сказал, что по моему мнению это неплохая опция – они получат быстрый результат лучшего качества, пусть и за дополнительные деньги. Руководство Ангстрема-Т сказало, что оно ничего про это предложение не знает. Странно, подумал я, какой-то левый чувак вроде меня знает, а те, кому это предлагали и для кого это должно быть важно – нет.
Итог – с момента покупки линии прошло уже 15 лет, производство до сих пор не работает. Заработает ли когда-нибудь, мне не ведомо. На данный момент предприятие обанкротилось.

Исходная идея Крокуса – это производство MRAM – магниторезистивной памяти. Не буду углубляться в детали, вкратце – вы получаете энергонезависимую память (как на флешках) которая работает со скоростью оперативки (как DRAM). От этого сочетания слюнки текут у многих, поэтому многие пытались ее сделать (я точно знаю про Sony и Infineon). Проблема оказалось в том, что теоретически все красиво, но в реальности получилось не очень, точнее, получилось, но вот быстродействие оказалось на уровне обычной флеш-памяти, а флеш-память уже есть, зачем городить еще одну технологию для того, что уже прекрасно работает?
Но, до того, как это стало ясно, Роснано решило проинвестировать в фабрику 300 мм по техпроцессу 65 нм на территории России. Вы можете как угодно иронизировать над Роснано, но на данный момент это единственная в России фабрика на 300 мм пластинах с работающей технологией 65 нм. Правда, есть нюанс.
В исходной модели предполагалось, что MRAM ячейки будут изготавливаться на уровнях металлизации (так называемый back end). Так как сами транзисторы (front end) можно изготовить на любой фабрике, это легко доступный товар, было решено не тратиться на фабрику полного цикла, а построить часть фабрики, которая будет содержать только know-how по изготовлению MRAM. Замечу, кстати, что оборудование для front end стоит гораздо дороже (его там просто больше всякого разного, а для back end много, в принципе, не нужно). Так что исходная модель выглядела так:
Строим полу-фабрику (только back-end) за разумные деньги
Покупаем пластины c front end за небольшие деньги на мировом рынке
Добавляем MRAM back-end
Продаём за большие деньги на мировом рынке
PROFIT!

Если бы MRAM технология заработала, это было бы очень красивое решение. Но она не заработала (причем не только у Крокуса), и Крокус превратился в эдакий чемодан без ручки.
С одной стороны, он не является полноценной фабрикой, так как не делает транзисторы (front end), а заказывать на иностранной фабрике front end а потом доделывать у себя бессмысленно, проще сразу заказать на иностранной фабрике полный цикл. Если же тебе откажут в полном цикле, то откажут и в половине цикла.
С другой стороны, это единственное в России работающее производство на 300 мм пластинах по 65 нм техпроцессу, с возможностью дальнейшей модернизации до 45 нм и, может быть, до 32 нм.
То есть, и убить жалко, и что дальше делать – непонятно. Достроить до полной фабрики? Но это огромные инвестиции, да и место там физически не особо есть под полную фабрику. То есть, надо переносить. А если переносить – не проще ли с нуля тогда построить? (обычно проще). А обанкротить – рука не поднимается.
Годовой оборот Крокуса – это где-то миллиард рублей, сами они зарабатывали процентов десять (в основном разовые заказы на напыление магнитных материалов для иностранных заказчиков – российских нет, так как в России нет 300 мм фабрик).
В итоге, после долгих мытарств, Роснано продало Крокус одной большой госкорпорации. Они там будут делать квантовые компьютеры. Не спрашивайте меня, что это значит.

Новый завод в Зеленограде

Про него мало что известно. Размер пластин 300 мм, техпроцесс 65 нм – 45 нм (First generation Intel Core i3, i5 and i7). Строить его планировали уже давно, вот например, новость (неизвестной датировки), что к 2014 году должны построить. Строить собиралась компания Ситроникс, но ничего внятного нагуглить не удается. Несколько лет назад мне из правительства присылали на экспертизу техзадание на завод, я почитал – написано было грамотно, явно писали люди, которые знали, что они делали. По слухам, строительство идет, с привлечением китайских подрядчиков (вроде как UMC — правда, это Тайвань). Больше ничего сказать не могу. Что из этого получится, тоже не понятно.

На Микроне теоретически можно производить что-то уровня Intel Celeron/AMD Athlon 64 (техпроцесс 90 нм, середина 2000-х). Чтобы двигаться дальше, нужен завод на 300 мм, а его в полностью функциональном состоянии нет.

Можно ли полностью локализовать производство микроэлектроники по современному техпроцессу?

Короткий ответ: нет.
Более подробный ответ: Ни одна страна в мире не сможет локализовать производство микроэлектроники по техпроцессу меньше 90 нм. Наладить что-то вроде микронной технологии (контактная литография, жидкостное травление, ручные операции) на коленке еще как-то можно, но это будет уровень 8086/80286 или ZX Spectrum.
Развернутый ответ. Для успешного микроэлектронного производства необходимы следующие факторы:
Наличие рынка сбыта
Наличие производственного оборудования
Наличие компетентного персонала
Наличие сырья, материалов и расходников

Давайте разберем каждый аспект подробнее.

Казалось бы, какие рынки сбыта – если надо сделать, значит надо, не считаясь с затратами. Проблема в том, что сам полупроводниковый завод – это только верхушка айсберга. И не считаясь с затратами придется пилить весь айсберг, а это очень и очень много денег.
Все привыкли к тому, что полупроводниковые чипы очень дёшевы. Почему они получаются дешевыми, я писал в другой статье. Многие ошибочно полагают, что достаточно поставить завод на территории России и мы получим такие же дешевые чипы, только произведенные дома. К сожалению, это не так. Полупроводниковый завод сжирает огромное количество денег, независимо от того, производит он что-то или нет. То есть, чтобы один чип был дешевым, нужно это огромное количество денег разделить на огромное количество чипов (десятки миллионов для завода средней руки). А их надо куда-то сбывать. Если сбыть их некуда (российский рынок не такой большой), то завод будет нести убытки, которые либо должно покрыть государство субсидиями (тогда чипы будут дешевыми для потребителя), либо сами потребители (тогда чипы будут очень дорогими). То есть, если вы хотите делать по настоящему дешевые чипы, вам нужно их продавать всему миру.
Следующий слой айсберга – это оборудование. Заводу нужно примерно десяток установок одного типа (например, литографии, или травления), а типов таких десятки (если не сотни). Производителю оборудования одного типа не интересен рынок из десяти штук – опять, либо оборудование будет золотым для завода, либо производителя оборудования должно субсидировать государство. Либо фабрик должно быть много, тогда у производителя оборудования появляется рынок сбыта и его продукция дешевеет. Но много фабрик нам не нужно – мы с одной то не знаем, куда чипы девать. То есть, если вы хотите сделать относительно недорогое оборудование (относительно недорогое – это значит что, например, установка фотолитографии стоит примерно как Боинг), его нужно продавать по всему миру.
Следующий слой айсберга – комплектующие для оборудования – электроника, насосы, роботы и т.д. Тут та же история – для десятков/сотен единиц оборудования много насосов не нужно, и мы опять утыкаемся либо в высокую стоимость, либо в необходимость продавать на мировом рынке.
И такая же история будет со всем остальным: с кремниевыми пластинами, химикатами, системой водоподготовки. Все, что будет уникальным для нашего производства, будет дико дорогим, так как больше мы это никому не продадим (ну либо мы торгуем со всем миром).
Еще один момент. Один завод не может производить всю микроэлектронную номенклатуру. То есть и процессоры, и оперативную память, и флеш-память, и микроконтроллеры и радиомодемы и т.д. и т.п. в один завод не втиснуть. Производство оперативной памяти – это вообще отдельная отрасль микроэлектроники с отдельными заводами, техпроцессами и игроками. В свое время немцы пытались сыграть в эту игру, Infineon отпочковал компанию Qimonda, которая должна была заняться производством оперативной памяти. Не получилось. Себестоимость чипа памяти, произведенной на Qimonda была равна стоимости чипа памяти Samsung на прилавке в магазине. Qimonda обанкротилась.
То есть, чтобы иметь полностью локализованное производство, нужно иметь несколько заводов. И куда-то продавать продукцию этих заводов. Либо содержать эти заводы, работающие с минимальной загрузкой. Справедливости ради отмечу, что много заводов создадут хоть какой-то спрос на оборудование и сырье.
Давайте примерно прикинем, сколько это стоит. Для примера, Интел строит новый завод в Германии за 17 млрд долларов. Нужно несколько заводов, допустим это будет $50-60 млрд. Для сравнения, это расходы на оборону в России в 2020 г. Вся экосистема, я думаю, будет стоить как минимум на порядок больше, то есть $500-600 млрд. Это уже треть ВВП России. А ведь такая экосистема может обойтись и дороже, чем на порядок.
В итоге, создать и содержать полностью локализованное производство – это ОЧЕНЬ дорого.

Допустим, мы где-то нашли квадрилиарды денег и можем себе позволить все. Первое что нужно – это оборудование. Замечу, что на данный момент нет ни одной страны в мире, которая производила бы все оборудование, необходимое для микроэлектронного производства по технологиям 45 нм и ниже. Даже США, которые производят львиную долю полупроводникового оборудования, не производят машины фотолитографии. Их производят либо Нидерланды (ASML), либо Япония (Nikon, Canon). Applied Materials (США), один из крупнейших (а может и крупнейший) производитель оборудования, обычно хвастается, что может поставить полную линейку оборудования только из своих машин, но всегда добавляет: кроме фотолитографии.
Сделать оборудование для современного полупроводникового производства очень трудно, а самому с нуля – невозможно. Тут есть два момента.
Во-первых, современные производители оборудования прошли огромный путь в десятки лет улучшая и совершенствуя свое оборудование. Для примера, голландский производитель фотолитографического оборудования, компания ASML потратила около 15 лет, чтобы довести до ума установку EUV. Первый прототип был поставлен в IMEC (где я тогда работал) в начале двухтысячных, а на рынок она вышла несколько лет назад (это я еще не знаю, сколько времени у них заняло первый прототип сделать). Это при том, что у ASML огромный опыт в разработке и производстве машин фотолитографии и их R&D бюджет составляет порядка миллиарда евро в год (я думаю, львиная доля этого бюджета уходила и уходит на EUV).
Во-вторых, современное оборудование – это фактически конструктор лего, в котором 90% блоков стандартных (роботы, вакуумные насосы, котроллеры газовых потоков и т.д. и т.п.) и 10% — это ноу-хау компании, на которое и тратится основное время и деньги при разработке. Насколько мне известно, компоненты полупроводникового оборудования необходимого качества в России не производятся.
Можно, конечно, попробовать все сделать самому – но это как раз одна из причин, почему прогорела наша родительская компания Mapper Lithography: они все пытались сделать сами: блоки питания, ВЧ генераторы, написать свой софт и т.д. В итоге машина работала час, потом ломалась и ее неделю чинили.
Также нужно не забыть, что помимо производственного оборудования необходимо вспомогательное: системы водоподготовки (и это не на кухне фильтр поставить), компрессоры для сжатого воздуха, генераторы азота и т.д. и т.п. Это все тоже нужно где-то брать, сейчас эта техника вся импортная.
Вывод: можно что-то попытаться сделать, если есть доступ к стандартным комплектующим высокого качества, если еще и комплектующие самому делать, то на мой взгляд, это невозможно. Плюс к этому то, что я писал в разделе про рынки сбыта, даже если сделать оборудование, то кому продавать, одному заводу? Но, хотя можно попытаться продавать в Китай – там фабрик много.

Это видится наименьшей из проблем, но есть нюанс. В принципе, российские ВУЗы выпускают достаточное количество специалистов, которые после нескольких лет обучения вполне способны работать на современном производстве. Это подтверждается и опытом нашей компании и тем фактом, что многие специалисты российского происхождения работают на зарубежных полупроводниковых производствах (я и сам там работал, и многих русских знаю, кто работает).
Теперь про нюансы: во-первых, специалистов нужно обучить, доморощенные специалисты получаются плохо, особенно в области культуры производства и менеджмента качества. По моему опыту, качество – это головная боль российских компаний. Все могут наклепать аналоговнетов в единственном экземпляре, но вот поставлять продукцию устойчивого качества получается мало у кого. При наличии руководства/ведущих инженеров имеющих зарубежный опыт работы поставить менеджмент качества не составляет большого труда, но у чисто российских компаний это получается плохо. Помните, как я писал выше что производственное руководство Ангстрем-Т посмеялось над нашей системой менеджмента качества? Вот это как раз про то. В общем, иностранные (либо экспаты, либо россияне с зарубежным опытом, вроде меня) специалисты могут приехать и научить, вопрос, как их теперь заманить?
Второй нюанс: как только инженеры-технологи становятся более-менее опытными специалистами (несколько лет опыта на нормальном производстве), они тут же начинают смотреть за рубеж. Инженер-технолог на полупроводниковом производстве в Европе получает 3-4 тыс евро на руки (для понимания уровня расходов приведу в пример Дрезден: съем 3-комнатной квартиры 700-800 евро, питание 200-250 евро на человека, одежда раза в полтора дешевле, чем в Москве). В итоге происходит постоянная утечка кадров, так как за рубежом инженеры-технологи нужны всегда (хоть и не так остро, как IT специалисты), а платить как за рубежом мы, к сожалению, себе позволить не можем.
В итоге, для нашего гипотетического завода мы должны пригласить иностранных специалистов с их технологиями управления, а потом удержать своих специалистов от эмиграции.

Сырьё и материалы

Для работы завода нам понадобятся кремниевые пластины, жидкая химия (особенно фоторезист), газы, всякая мелочевка (типа перчаток, масок, пинцетов и т.д.). Причем все это не абы какого качества, а очень высокой степени очистки, мелочевка совместимая с чистыми помещениями и т.д. Со всем этим ситуация в России не то, чтобы очень радужная. Интересный пример с масками. Когда начался ковид, наш поставщик масок (специальных для чистых комнат, обычные медицинские там не подходят) сказал, что они все мощности бросили на медицинские маски и специальных теперь не будет. Пришлось изобретать многоразовые и стирать. В России такие маски не производят.
Пытались работать с отечественным фоторезистом. То пузыри, то мусор, то к пластине не липнет. Каждая партия отличается от предыдущей, приходилось каждый раз подстраивать параметры процесса для новой партии. Приходил в негодность за два месяца до срока годности (иногда, а иногда даже после истечения срока годности был нормальный). В общем, поиграли в рулетку где-то годик, перешли на американский. Настроили процесс один раз и забыли про проблемы. И это был фоторезист на микронные размеры. Как обстоят дела с российским фоторезистом на технологии менее 65 нм – я не знаю.
Кремниевые пластины. Есть прекрасная российская компания, которая их производит. Номенклатура не очень большая, но самые ходовые размеры есть. Качество хорошее. Но, как обычно, есть нюанс. Пластины нарезаются из импортных кремниевых слитков, на импортном оборудовании с использованием импортных расходников (запас которых, как нам сообщили на два месяца, новых поставок пока нет). То есть, если мы хотим полностью локализованное производство нам нужно наладить еще производство слитков (для этого тоже нужно оборудование разработать и произвести), производство машин для резки, шлифовки и полировки и расходников к ним.
Фотошаблоны. В России есть производство фотошаблонов на более старые технологии (точно не на 45 нм и ниже), ну и, естественно, на импортных стеклах и импортном оборудовании. Производство современных фотошаблонов – это тоже целая индустрия, производителей в мире не так много (один из примеров компания AMTC в Дрездене). Там тоже нужно оборудование, сырье и материалы и т.д. и т.п.

Нельзя просто взять и построить завод по производству микроэлектроники. Для такого завода нужна огромная экосистема (потребители (много потребителей), оборудование, сырье и материалы, кадры). Недавно была переводная статья про такую экосистему Причем экосистема эта очень хрупкая, при исчезновении хотя бы одного компонента вся система рушится. Создать такую экосистему полностью изолированную от внешнего мира на мой взгляд, невозможно.

Короткий ответ: я не знаю.
Как это могло бы выглядеть? При интеграции в мировую микроэлектронную экосистему (имея возможность покупать оборудование, сырье и материалы и возможность продавать продукцию) выбрать нишу, в которой нет жесточайшей конкуренции (как в производстве памяти и процессоров) и пытаться занять там свою долю играя на более низкой стоимости труда и уникальных системных решениях толковых местных инженеров. Например, в области ВЧ микроэлектроники. Насколько я знаю, в уже упоминавшемся Ангстреме-Т есть (были?) неплохие наработки по таким направлениям, а они могли бы быть востребованы в IoT, который растет довольно быстрыми темпами. Ну или какую-нибудь силовую интегральную электронику. Или интегральную фотонику. Имея пару высокотехнологичных заводов, встроенных в мировую экосистему, можно уже и какие-то вещи делать, которые не хочется, чтобы другие видели.
За железным занавесом (имеется в виду полная локализация от начала до конца) можно делать только что-то вроде 80286 процессоров за огромные деньги, не более того. Я думаю, глобализация потому и происходит, что в одиночку выше определенного технологического предела продвинуться невозможно – ни одна страна не потянет, только всем миром. Будем ли мы частью этого мира – это отдельный вопрос.

Почему пытаются уменьшить площадь процессоров, а не увеличить?

Почему пытаются уменьшить площадь процессоров, а не увеличить?

Например первые i7, флагманские процессоры в бытовой линейке Intel, были площадью 263 кв. мм. Почему так мало? Казалось бы, увеличь стороны в два раза — напихаешь в 4 раза больше процессорных ядер, а для серверов вообще можно стоечные процессоры производить, 19ти дюймовые)))

Проблема тут в маркетинге или в каких-то физических ограничениях?

  • Вопрос задан более трёх лет назад
  • 9198 просмотров

1 комментарий

Оценить 1 комментарий

Все дело в физических ограничениях, раписывать «почему» очень долго, проще взять учебник по физике и прочитать о ЭМ взаимодеиствии и прочесть, что-то об архитектурах процов. В общем, если сделают большой процессор, то придется сильно резать частоту, а это не актуально. Только потом идут вторичные причины: тепловыделение, брак, прожорливось

Решения вопроса 0
Ответы на вопрос 7

holyorb2

тут много причин
1. Меньший технологичный процесс делает меньшие детали внутри процессора. Поэтому структура и возможности процессора растут, а размер уменьшился
2. Меньше потребление энергии. Тут вопрос не столько «жалко энергии», а проблема отвода такого громадного количества тепла с маленьгого кусочка кремния
3. «Напихать в 4 раза больше ядер» не выгодно с экономической точки зрения. Когда процессоры штампуются пачками есть такой показатель как отбраковка. Чем больше ты напихаешь внутрь, тем меньше шансов что в результате на выходе из конвеера будет хотя бы половина рабочих процев.

Это конечно объяснение своими словами, если нужно в деталях и подробно то гугл в помощь

Ответ написан более трёх лет назад
Нравится 9 2 комментария
rengo @rengo Автор вопроса

1. Ну вот здорово, детали уменьшились, а если еще площадь увеличить тогда будет профит огого)))
2. Я так понимаю, что потребление энергии и мощность теплоотвода будут расти пропорционально с ростом площади, разве нет? А если да, то имхо приемлимо.
3. Ну брак будет так или иначе, размер не сильно решает.

А в гугле не находится ))

holyorb2

количество брака растет с количеством процесоров на кристале
потом весь брак вкладывается в стоимость одного конечного процессора 🙂
Я не думаю что ты купишь такой навороченный процессор с 12ю ядрами, если он будет стоить в 15 раз дороже остальных процессоров

Это вам не прежняя Intel с приростом производительности новых процессоров на 5% в год. Почти вся линейка Core 14-го будет значительно усилена

В Сети появляется всё больше данных о грядущих процессорах Intel Raptor Lake Refresh, которые должны выйти в октябре.

Это вам не прежняя Intel с приростом производительности новых процессоров на 5% в год. Почти вся линейка Core 14-го будет значительно усилена

Свежая порция слухов раскрывает конфигурации ядер у разных моделей новой линейки.

Как можно видеть, топовый Core i9-14900K получит 8 больших и 16 малых ядер, как и Core i9-13900K. Учитывая идентичную архитектуру и, как предполагается, разницу в частоте на 200 МГц, особого прироста производительности ждать не стоит.

А вот с более доступными моделями всё будет лучше. Core i7-14700/K/F сможет предложить 8 больших и 12 малых ядер, тогда как у Core i7-13700K малых ядер только 8. Первые тесты уже показали, что новинка будет намного быстрее предшественника, а это значит, что разрыв между Core i9-14900K и Core i7-14700K будет меньше, чем в текущем поколении между аналогичными моделями.

Это вам не прежняя Intel с приростом производительности новых процессоров на 5% в год. Почти вся линейка Core 14-го будет значительно усилена

Core i5-14600/K/F получит конфигурацию как у Core i7-13700K, то есть по 8 больших и малых ядер. Это на 2 больших ядра больше, чем у Core i5-13600K.

Core i5-14500 и Core i5-14400 получат конфигурацию 6 + 8, как у Core i5-13600K. У Core i3-14100 и Core i3-14300 будет лишь по 6 больших ядер, тогда как у их предшественников и в 13-ом, и в 12-ом поколении Core было лишь по 4 больших ядра.

Таким образом, ощутимо усилится вся линейка, кроме флагмана и Core i5-14500. Если при этом Intel сохранит цены на прежнем уровне, это будет очень хорошо для покупателей.

Почему процессоры не делают большими чтобы они созтояли из нескольких маленьких ?

ЗАЧЕМ делают такие маленькие процессоры ?
Разве нельзя зделать процессор 40*40 см ?
Что им мешает просто увеличить производительность путем увеличения габаритов ?
Моя мысля склоняется к тому что в 40*40 см можно впихнуть 10 четырех ядерных процессоров, поставить водянное охлаждение с массивным радиатором и радоваться НЕВИДАННОЙ производительности для домашнего пк: 10 *4 *3 Ггц в 1 ядре и в итоге производительность возрастет в 10 раз .
Не понимаю почему разработчики интел до этого не догадались (и амд тоже касается этот вопрос) .
Можно преспокойно увеличить площадь и таким образом увеличить количество транзисторов и максимальную производительность.

Лучший ответ

зачем их делать такими огромными?? ? хватает и нынешнего размера)) ) сейчас процы просто придушены правилами и нормами *зелёных* а именно TPD . что интел что амд запросто могут создать на современных архитерктурах прос с теплопакетом 500-600 ватт.. -каторый порвёт всех и вся. .
НО ЗЕЛЁНЫЕ зальют всё слезами) ) это как авто движки задушены нормами CO2 и экологичностью)))

Остальные ответы
при нынешних размерах камень очень дорого стоит, во вторых чем всё это дело охлаждать будут?
Ты представляешь сколько будет это стоить?

40 на 40? о_О
Проц тогда будет больше чем системник.
Я думаю, что если бы они были большими, то температура была немеренной и кулеров тогда в системник нужно ставить штук 20.

А зачем вам такой большой и мощный комп, Чтоб использовал 1% от мощности жрал ток напрямую от подстанции и стоял в гараже

Было бы наоборот — вы задали бы противоположный вопрос,
и кричали бы, что это неудобно и ваааащщще!! !

кАрочч, беспредметный холивар.

А в комплекте с ноутбуком продавались бы тележки?

причины:
1) дороговизна.
2) Высокий процент брака при производстве (пыль, даже учитывая стерильное производство)
3) Намного сложнее отвести тепло, АЛУ в процах интел греется до 130 градусов сейчас, при больших размерах будет и больше температура.
4) законы физики — скорость света в электромагнитных средах никто еще не преодолел =)

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *