Будущее микрочипов: Россия отстает на несколько поколений

Ирина Ли

Сегодня растет потребность в памяти с высокой пропускной способностью (HBM) для чипов искусственного интеллекта. Китай, который традиционно молниеносно подстраивается под мировые тенденции, уже взялся эту потребность удовлетворить.

Сразу два китайских производителя чипов добились существенного прогресса: компания CXMT разработала образцы микросхем HBM, а компания Wuhan Xinxin возводит целый завод, чтобы начать производство модулей памяти. И все это на фоне ограничений, введенный в отношении КНР со стороны США, а значит, китайской отрасли просто необходимо уменьшить свою зависимость от иностранных поставщиков.

Западные СМИ пишут, что китайские разработчики уже активно встречаются с компаниями по производству полупроводникового оборудования в Южной Корее и Японии, чтобы закупить необходимые инструменты для разработки HBM.

Как отметил кандидат физико-математических наук, основатель ИТ-компании «Снежный барс» Виталий Раднаев (Улан-Удэ, Бурятия), это действительно позволит Китаю существенно повысить свою технологическую независимость.

«Данная технология производства чипов для создания передовых процессоров искусственного интеллекта важна не только для Китая, но и для всей глобальной технологической отрасли. Сейчас на этом рынке монополия у компании NVIDIA, усиление конкуренции снизит цены, а также даст доступ к технологиям странам попавшим под ограничительные меры со стороны США», — уточнил эксперт «Новым Известиям».

Не только ИИ

Проектировщик графических процессоров и сетевых чипов Юрий Панчул (Саннивейл, Калифорния, США) объяснил в беседе с «НИ», что память HBM применяется далеко не только для AI.

«Например ее применяют в магистральных маршрутизаторах — устройствах стоимостью в миллионы долларов, которые соединяют интернетом города. БОльшая часть обработки сетевых пакетов в таких устройствах делается не программами, работающими на обычных процессорах, а специализированными микросхемами ASIC. Эти микросхемы используют логику, реализованную прямо в железе, чтобы проанализировать и заменить заголовок пакета, после чего послать его другому сетевому узлу. Такая обработка делается в десятки раз быстрее, чем это же мог бы сделать процессор», — отметил эксперт.

Когда поток пакетов течет свободно, без заторов, их биты короткое время хранятся в блоках сверхбыстрой статической памяти (SRAM), которые стоят прямо внутри микросхемы ASIC в маршрутизаторе. Но когда в потоке происходит «пробка» и внутренней памяти не хватает, избыток пакетов отправляется на хранение в HBM.

«HBM медленней чем встроенная SRAM, но быстрее, чем другие технологии динамической памяти. При этом HBM довольно дорогая, но в устройствах, в которые она ставится, добавленная производительность оправдывает высокую цену», — указал Юрий Панчул.

А что у нас?

Виталий Раднаев констатирует: на отечественном поле производства микрочипов все не так активно. Производственные линии есть, но техпроцессы отстают на несколько поколений, говорит эксперт.

«Рад бы ошибаться, но особых перспектив не вижу. В России всегда новые технологии первыми применялись в оборонной промышленности, для которой достаточно относительно простых микрочипов. Требуются громадные инвестиции, которые вряд ли окупятся в ближайшей перспективе, т. к. внутренний рынок слишком мал, для снижения себестоимости необходим „эффект масштаба“. Также есть проблемы с подготовленными кадрами для этих производств», — говорит собеседник «НИ».

Но что касается ИИ, то он уже входит в повседневную жизнь россиян. По мнению Виталия Раднаева, хотя для большинства обывателей это пока просто развлечение, возможно, полноценное внедрение ИИ во многих отраслях станет началом новой промышленной революции.

«Радует, что у нас в стране видят перспективы в данной технологии и прикладывают усилия, чтобы это направление развивалось. Реализуется федеральный проект „Искусственный интеллект“, создаются новые учебные места. Россия всегда славилась своими математиками и программистами, поэтому очень надеюсь, что мы займем лидирующие позиции по внедрению данной технологии в экономике страны», — сказал собеседник.

Отказ по-тайваньски

Тем временем тайваньский производитель микросхем TSMC устроил «технологический саботаж». Он отказался использовать дорогостоящее (378 млн долларов!) оборудование нидерландской фирмы ASML и начнет самостоятельно изготавливать более тонкие микрочипы.

Затем в ASML заверили, что могут «удалённо отключить оборудование» по производству чипов в Тайване, если туда вторгнется Китай… Но считать ли само это заявление тайваньской компании революционным? Едва ли, отвечает «Новым Известиям» создатель аппаратно-программного комплекса для мониторинга и управления производственными процессами «Поток-7» Артем Сеник (Санкт-Петербург).

«Сначала чипы были 22 нанометров, потом 14… Сегодня TSMC объявляет о производстве 8-нанометровых чипах, а завтра, технологии позволят выпускать чипы в 4 нанометра. Для мировой микроэлектронной промышленности это, скорее, закономерность, чем некое суперсобытие.

Это закономерно, ведь без прогресса начинается стагнация. Это важно, в первую очередь, для компаний-гигантов, которые строят собственные технологии. Те же Apple и Intel. Речь тут не об экономии средств, а о развитии технологий.

Чем тоньше слой, тем больше чипов можно разместить в одном процессоре (видеокарта, bluethooth, WiFI и прочее). Увеличить производительность. На практике это может выглядеть так: производительный чип внедрят в какой-нибудь новый смартфон, и у него будет специальный модуль, который отвечает за искусственный интеллект», — поделился разработчик с «НИ».

Он добавил, что в этом вопросе политическая сторона важнее технической, поскольку «Китай претендует на Тайвань»:

«TSMC — это золотая антилопа. Но проблема-то вся в чем, что они выполняют заказы в основном западных компаний: Intel, Apple, Realtek, AMD и т. д. То есть, если Тайвань перейдет под юрисдикцию Китая, то эта курица перестанет нести яйца, лишившись заказов от западных гигантов. В то же время сегодня Европа старается перетащить к себе большое количество технологий и заводов. В любом случае, к России это событие мало относится».

Исполнительный директор НПО «ЛАБС» Михаил Скворцов (Санкт-Петербург) тоже не видит в событии ничего необычного:

«ASML владеют заказчики, которые покупают у TSMC. И то, что они могут делать новые чипы на базе существующего оборудования, лишь говорит о том, что им не нужно закупать новое оборудование. А ситуация с новым оборудованием такова, что в год выпускают менее сотни единиц. И на них стоит очередь на годы».

Несмотря на то, что фабрики ведут жестокую конкуренцию в последних нанометрах, далеко не все чипы имеет смысл делать на самых передовых технологиях. О этом напомнил Юрий Панчул:

«Ценник фиксированных, не зависящих тиража, начальных расходов на производство 3-нм чипа стоит на десятках миллионов долларов, а все расходы, связанные с проектированием, производством и тестированием такого чипа, могут перевалить за миллиард. Поэтому такие чипы имеет смысл производить только тогда, когда эти расходы можно „размазать“ на большой тираж дорогих изделий, например смартфонов премиум-класса или серверов в датацентрах»

Он добавил, что для многих приложений достаточны встроенные чипы на 16 или 28 нанометров, проектирование и производство которых на порядок дешевле. А для микроконтроллеров, которыми наполнены автомобили, медицинские приборы и бытовая техника, вообще достаточно 40 нанометров. И это технологии 15-летней давности.