Кто в России производит процессоры, платы и микрочипы. Есть надежда? Как развивается мировой рынок микросхем и чего теперь ждать в России

Кто в России производит процессоры, платы и микрочипы. Есть надежда?

https://www.iphones.ru/iNotes/kto-v-rossii-proizvodit-processory-platy-i-mikrochipy-kak-vyzhit-bez-tsmc-08-04-2022

Артём Суровцев

15 августа 2022 

В феврале этого года компания TSMC остановила производство российских заказов. Ранее там выпускались чипы “Байкал”, “Эльбрус” и другая микроэлектроника отечественной разработки. Прекратились отгрузки уже произведенных чипов для всех заказчиков из России.

Это стало сильным ударом по всей сфере микроэлектроники, оправиться от которого будет очень сложно. Все это совпало с мировым кризисом полупроводников.

В тему: В мире настал кризис полупроводников, и дальше может быть хуже. Разбираемся в ситуации

На данный момент менее десяти российских предприятий занимаются разработкой и производством микропроцессоров. Некоторые имеют собственное производство, а другие занимаются лишь проектированием и выпуском сопутствующей документации.

Сейчас разберемся с самыми крупными производителями микроэлектроники в нашей стране и перспективами их дальнейшего существования.

АО «ПКК Миландр», Зеленоград

 

Это один из самых крупных в России производителей интегральных микросхем. Компания была создана еще в 1993 году.

Предприятие специализируется на разработке и производстве микропроцессоров (8-, 16- и 32-разрядные) и микроконтроллеров, микросхем управления питанием, микросхем памяти (ОЗУ и ПЗУ), микросхем преобразователей, интерфейсных микросхем. Выполняются заказы на выпуск промышленных приборов и модулей коммерческого назначения.

На предприятии числится около 650 сотрудников, производственные мощности расположены на площади свыше 8000 м².

Миландр осуществляет полный цикл производства микросхем и электроники, включая проектирование, тестирование и контроль качества по стандартам ГОСТ ISO 9001-2011. Предприятие выпускает около 500 тыс. микросхем в год. В модельном ряду более 200 типономиналов изделий.

Все высокоточное производство происходило на заграничных предприятиях, в основном на заводах компании TSMC.

АО «МЦСТ», Москва

 

Предприятие основано на базе ТОО «Московский центр SPARC-технологий», которое в свою очередь образовано на базе коллектива сотрудников из проекта «Эльбрус-3». Занимавшиеся созданием советских ПК инженеры и разработчики организовали предприятие по разработке универсальных процессоров.

МЦСТ занимается разработкой архитектуры микропроцессоров, проектированием компьютерных модулей, высокоэффективных оптимизирующих компиляторов, двоичных компиляторов, проектированием компьютеров.

Отдельное направление деятельности – развитие возможностей операционных систем с интерфейсом Unix (POSIX).

Основные производимые линейки продуктов: микропроцессоры архитектуры «Эльбрус» (Е2К) и микропроцессоры архитектуры SPARC.

Предприятие не имеет полного цикла производства процессоров и ранее заказывала выполнение литейных работ на заводе TSMC в Тайване. Сейчас отгрузки заграничных компонентов прерваны и выпуск некоторых устройств поставлен на паузу.

АО «Микрон», Зеленоград

 

Одно из старейших предприятий отрасли. Оно базируется на основе НИИ молекулярной электроники (НИИМЭ), который функционирует еще с 1964 года.

Основное направление деятельности завода – создание интегральных микросхем, схем для носителей информации, схем для устройств идентификации и платежных терминалов.

Предприятие входит в госкорпорацию «Ростех», имеет представительства в Китае и Тайване, напрямую сотрудничает со сборочным заводом в Шеньчжене.

Микрон имеет собственное производство в России и обладает линиями для выпуска чипов по 65 нм техпроцессу. С 2018 года в планах компании открытие новых линий для техпроцесса 45-28 нм, но найти инвесторов и произвести модернизацию производства до сих пор не удалось.

 АО «Байкал Электроникс», Красногорский район МО

 

Компания занимается проектированием интегральных микросхем с архитектурой MIPS и ARM, разработкой SDK, типовым дизайном материнских плат. Образована компания в начале 2012 года. Сейчас в компании трудится около 120 сотрудников.

Байкал Электроникс не имеет собственного производства, по её проектам на сторонних мощностях осуществляется создание процессоров Baikal и отладочных плат BFK 3.1.

Большинство заказов по проектам Байкал выполнялись тайваньской компанией TSMC, с весны этого года с отечественным предприятием не заключаются новые контракты, а уже произведенные процессоры не отгружаются.

На данный момент ведутся переговоры по переносу производства на российскую фабрику «Микрон».

Еще одной проблемой Байкал Электроникс является отзыв лицензии на использование запатентованной архитектуры ARM. Эта уже готовая и общепринятая основа для создаваемых чипов с весны нынешнего года не может быть использована российскими производителями процессоров.

АО НПЦ «ЭЛВИС», Зеленоград

 

Предприятие основано в 1990 году на базе научно-производственного объединения «ЭЛАС». Ранее сотрудники занимались передовыми разработками в области космической электроники.

Компания специализируется на выпуске многоядерных сигнальных микропроцессоров, микросхем типа “система на кристалле”, микропроцессоров для телекоммуникационных модулей и искусственного интеллекта. Кроме этого отдельное подразделение разрабатывает сетевые интерфейсы SpaceWire, GigaSpaceWire и SpaceFibre.

В портфолио ЭЛВИС значится более 50 типономиналов микросхем, с производством по техпроцессу от 16 нм до 250 нм. Самой известной разработкой компании является 28-нанометровый процессор Скиф.

1. Большинство производимой продукции компания заказывала на тайваньском заводе После прекращения отгрузок в Россию руководство активно занялось поиском отечественного производства. На данный момент рассматривается создание совместного предприятия с Ростелеком для производственных нужд компании.

АО НТЦ «Модуль», Москва

 

Компания была основана в 1990 году на базе двух предприятий оборонно-промышленного комплекса: НПО Вымпел и НИИ Радиоприборостроение.

Основной сферой деятельности является производство вычислительных модулей, систем управления и проектирование интегральных микросхем. Выпускаемые устройства применяются в основном в авиации и навигации.

Кроме этого ведутся разработки в области распознавания и анализа видеоизображения и внедрения нейросетей в автоматизированные комплексы.

Благодаря наличию собственных производственных и испытательных мощностей, компания частично не зависит от поставок компонентов или сборки на заграничных предприятиях.

Где применяются наши процессоры

 

Основным заказчиком и покупателем российских микропроцессоров являются государственные предприятия и организации. Чипы Эльбрус и Байкал важны для критической информационной инфраструктуры.

В последние годы на них переводили сервера, рабочие станции и терминалы госучреждений и компаний. Темпы импортозамещения были достаточно медленными и на данный момент в критической информационной инфраструктуре все равно преобладают решения от Intel и AMD, а в сфере хранения данных большинство используемого оборудования произведено компанией IBM.

Временная или полная остановка производства российских процессоров хоть и остановит импортозамещение в информационной инфраструктуре, но полностью не остановит эту сферу. Куда важнее сейчас импорт комплектующих для поддержания работоспособности и модернизации текущих узлов.

Как российское производство процессоров зависит от тайваньского TSMC

 

Хоть некоторые из указанных предприятий и имеют собственное производство, их мощностей недостаточно для создания самых технологичных и высокопроизводительных моделей чипов.

На данный момент в России есть возможность массового выпуска лишь чипов с техпроцессом 65-130 нм. Такие линии есть на заводе Микрон в Зеленограде.

Однако, у наших разработчиков уже был негативный опыт, связанных с этим заводом. В период с 2005 по 2013 годы на заводе производились опытные партии первого поколения процессора Эльбрус по технологии 130 нм. После устранения выявленных проблем в самом чипе и доработки производства была выпущена партия чипов второго поколения по 90 нм техпроцессу.

Процессор показал недостаточную производительность, а количество брака было слишком большим. По мнению специалистов, завод был плохо приспособлен для такого производства и требовал модернизацию оборудования.

В итоге с третьего поколения производство процессоров Эльбрус заказывалось за границей. В основном это были контракты с тайваньским TSMC.

После модернизации и усовершенствования производственных мощностей на заводе Микрон производилась тестовая партия чипов Эльбрус-4СМ (65 нм).

 

Все более технологичные разработки российских компаний до весны 2022 года производились на иностранных заводах. Наши специалисты разрабатывали архитектуру и дизайн процессора, но выпуск производился в основном в Тайване и Китае.

Это распространенная мировая практика для многих fabless-компаний. Российские предприятия чаще всего заключали договоренности с лидером рынка – компанией TSMC.

Где и как теперь производить российские процессоры

 

Самое технологичное производство в России на данный момент позволяет производить лишь чипы по 65 нм техпроцессу. Даже такие линии не способны полностью перекрыть потребности российских заводов и восполнить прекратившиеся отгрузки из Тайваня.

На данный момент ведется строительство нового производства НМ-Тех в Зеленограде, которое позволит выпускать чипы по 28 нм техпроцессу. Об этапах строительства и приблизительных сроках начала производства пока не сообщается.

Обанкротившееся предприятие «Ангстрем-Т» может быть восстановлено «НМ-Тех»

Были попытки у отечественных разработчиков найти других поставщиков, не поддерживающих введенные санкции. На данный момент в мире существует более 400 заводов по производству микропроцессоров. Однако, высокопроизводительные чипы 16 нм могут предложить лишь десять из них.

Масштабное производство по 5 нм техпроцессу освоили лишь TSMC, Samsung и Intel, но последние не принимают внешние контрактные заказы.

Получается, если речь идет об относительно мощном и современном оборудовании, альтернативы тайваньским или южно-корейским компаниям на данный момент нет.

 

В таких условиях российским производителям остается выпускать процессоры средней производительности и искать им применение в сферах без жестких требований к быстродействию. Им найдется применение в оборонной и авиакосмической сферах.

Пытаться создать конкурентную альтернативу для рынка мобильных гаджетов или высокопроизводительных решений, к сожалению, пока невозможно.

Индустрия 4.0
Как развивается мировой рынок микросхем и чего теперь ждать в России

https://trends.rbc.ru/trends/industry/626bd1459a7947f2a2d25227

Фото: Shutterstock

Глобальный дефицит микросхем, вызванный пандемией, удостоился собственной страницы на Wikipedia. Сейчас рынок переживает еще более непростые времена. РБК Тренды рассказывают, что это означает для России
Микросхемы повсюду: процессоры в смартфонах и компьютерах, микроконтроллеры, управляющие стиральными машинками, автомобильными двигателями, лифтами, даже современными «умными» лампочками. Объем мирового рынка полупроводниковых приборов в 2021 году составил $555 млрд — это на 26,2% больше, чем в 2020 году, а объем рынка потребительской электроники — более $1 трлн. В то время как рынок нефти и газа в среднем ежегодно растет на 12,3%, полупроводники уже называют «новой нефтью».

Краткая история микроэлектронной отрасли
Микроэлектронная индустрия относительно молода: первый транзистор появился в 1948 году, активное развитие коммерческой микроэлектроники началось в США в конце 1950-х, с микроэлектроникой же в значительной степени связаны «экономические чудеса» в азиатских странах — Японии, Южной Корее, Сингапуре и Тайване.

В 1960-е годы новые микроэлектронные компании появлялись по всему миру. Для создания успешной компании было вполне достаточно восьми толковых студентов и инвестиций, которые они могли привлечь. На эти вложения можно было оборудовать собственное производство. Через десять лет оборудование стало настолько сложнее и дороже, что стартапам пришлось использовать мощности больших компаний.

Многие слышали о законе Мура, говорящем, что число транзисторов на чипе должно удваиваться каждые полтора года. Несколько меньше известен второй закон Мура, гласящий: удваиваться должна также и стоимость постройки современной микроэлектронной фабрики. Сейчас эта цифра перевалила за $10 млрд, и уже к середине 1980-х годов иметь собственное производство совершенно стало слишком дорого для начинающих компаний.

Примерно тогда же американский инженер китайского происхождения Моррис Чан вместо того, чтобы выйти на пенсию, переехал из США на Тайвань в самый разгар трансформации местной экономики. В 1987 году Чан основал компанию Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), бизнес-моделью которой был полный отказ от разработки собственных продуктов и работа исключительно над заказами других компаний, не имеющих собственного производства. Такой подход оказался выгоден обеим сторонам: стартапы, занимающиеся разработкой, смогли сэкономить огромное количество денег и начать делать востребованные продукты с очень скромными ресурсами, а TSMC смогла уменьшить себестоимость производства за счет больших совокупных тиражей. Итогом 30 лет развития этого подхода стало практически универсальное разделение труда и узкая специализация.

Другой итог — глобализация: тайваньские фабрики открыты для всех желающих из любой точки земного шара. Это привело ко всемирному расцвету так называемых «бесфабричных» (fabless) компаний. Размер этих компаний может быть любым, от гигантов типа NVIDIA и AMD до крошечных команд из 10–20 человек. Успех модели контрактного производства был столь оглушительным, что прямо сейчас TSMC находится в десятке самых дорогих компаний мира вместе с пятью своими клиентами (Apple, Google, NVIDIA, Tesla, Amazon — все они разрабатывают собственные микросхемы и производят их на TSMC). На сегодняшний день на Тайване производится пятая часть всех микросхем мира по объему и еще больше — в денежном выражении, потому что именно тайваньские фабрики являются наиболее передовыми, и их продукция стоит дороже всего. Влияние Тайваня на глобальные экономические цепочки огромно, и правительство страны умело пользуется этим фактом для того, чтобы обеспечить себе защиту от притязаний со стороны континентального Китая.

Экосистема разработки микросхем
Современная разработка микросхем — это сильно автоматизированный процесс, обеспечиваемый сложным американским программным обеспечением. Фабрика предоставляет описания стандартных элементов технологии, библиотеки с цифровыми вентилями, память и другие базовые блоки, а дизайнеры компании сначала создают электрическую схему или ее логическое описание на специальном языке проектирования аппаратуры, внешне похожем на высокоуровневый язык программирования, после чего преобразуют это описание в топологию — по сути, послойный набор рисунков того, как физически должен выглядеть кристалл. Топология проверяется на соответствие правилам проектирования, также предоставленным фабрикой, после чего из нее делаются шаблоны для фотолитографии.

Разделение труда не заканчивается на линии «разработка-производство». Микросхему надо еще и продать — а для этого нужно понять, какие именно микросхемы востребованы. Организация серийного производства, маркетинг, техподдержка — это очень большие задачи, которые в России часто недооценивают. Поэтому разработка разделилась на две ветки — создание готовых продуктов и запчастей для них. В каждой микросхеме есть какая-то особенная функциональность, но очень многие блоки одинаковые, и их можно переиспользовать из проекта в проект. Такие блоки в индустрии принято называть IP-блоками (от англ. intellectual property, «интеллектуальная собственность»), и спрос на такие блоки настолько высок, что с годами сформировался целый рынок и множество компаний, не производящих собственные продукты, а делающих базовые блоки для них. Самая известная из таких компания — британская ARM, создающая микропроцессорные ядра и лицензирующая их сотням компаний по всему миру. Например, ядра ARM стоят в 99% смартфонов.

В итоге многие разработчики микросхем могут себе позволить купить большую часть строительных блоков, потратив собственные силы и время только на то, что они умеют лучше всего и что делает их продукт уникальным. В некоторых случаях, впрочем, уникальность продукта может быть не в каком-то дополнительном блоке, а в знании, какая именно комбинация блоков будет хорошо продаваться. Классический пример такого подхода — российская компания «Байкал электроникс», в сжатые сроки выпустившая несколько хороших продуктов в том числе благодаря широкому использованию купленных на стороне IP.

Контрактные фабрики, в свою очередь, не тратят силы и средства на дизайн множества микросхем, а занимаются только улучшением производственного процесса. При этом они не разрабатывают производственное оборудование сами, а покупают его, собирая свой уникальный маршрут при помощи доступных на рынке элементов. Стоимость отдельных станков легко может составлять десятки или даже сотни миллионов долларов, а необходимый уровень инвестиций для разработки этих станков таков, что конкурентам приходится объединяться в отраслевые консорциумы, чтобы профинансировать такие проекты. Например, долями в крупнейшем разработчике ASML в один из периодов одновременно владели Intel, Samsung и TSMC.

Технологическое оборудование не ограничено литографией — машины для травления, имплантации, напыления и других операций тоже сложны и дороги, хоть и менее интересны широкой аудитории. Квазимонополия голландской компании ASML в литографии относительно на слуху, но и во всех остальных технологических операциях поставщиков можно пересчитать на пальцах — LAM Research, Applied Materials, Tokyo Electron и несколько других компаний, исключительно американских и японских.

Дальше в цепочке поставок следуют многочисленные субподрядчики. Например, некоторые части для оптических систем ASML поставляет немецкая компания Carl Zeiss, источники излучения — американская Cymer.

Деглобализация рынка микрочипов
В 2018 году обострилось торговое противостояние США и Китая, и многие страны переоценили геополитические риски. Микроэлектроника, сильно зависимая от Тайваня, стала одной из ключевых тем деглобализации. Правительство США выделило $52 млрд на развитие собственного микроэлектронного производства и размещение на своей территории заводов TSMC и Samsung. Евросоюз выделил сравнимую сумму на создание передового производства в Европе — им займется Intel в немецком Магдебурге. Меньшие, но значительные для своих экономик суммы выделили Япония и некоторые другие страны. При этом речь идет не о полной локализации всего производственного цикла, а только о переносе акцентов в географическом распределении финальных стадий производства. Речь не идет ни о новых разработках производственного оборудования, ни о принципиальном изменении географии цепочки поставок: современная микроэлектроника все еще остается очень глобализованной отраслью.

Единственное исключение — Китай, который уже много лет работает над программой практически полного импортозамещения микроэлектроники, включая все необходимое для этого машиностроение. Впрочем, достигнув довольно серьезных успехов в сокращении разрыва и локализации производства, в последние пару лет Китай явно испытывает сложности с тем, чтобы пройти несколько последних шагов. Если мы сравниваем китайскую промышленность с общемировой, то TSMC уже начали выпускать микросхемы с нормами 4 нм, а в Китае вот уже несколько лет лучшими доступными проектными нормами остаются 14 нм, причем сделанные с использованием оборудования ASML. Собственный китайский литограф на 28 нм уже который год находится на финальной стадии, а Huawei начали строить «независимое от Запада» производство микросхем по нормам 45 нм. Успехи и неудачи китайского подхода демонстрируют сложность задачи импортозамещения даже для самой большой экономики мира.

Российская микроэлектроника: курс на импортозамещение
Первой системной попыткой поднять отрасль была принятая правительством в 2007 году «Стратегия развития электронной промышленности России на период до 2025 года», в рамках которой было прописано несколько подпрограмм, ни одна из которых не достигла заявленных целей ни по технологическому уровню, ни по объемам продаж — запланированных к 2015 году ₽300 млрд не достигли в 2020 году. Программы развития неоднократно корректировались, текущая рассчитана на срок от 2020 до 2030 года.

Даже в лучшие годы речь шла о финансировании только отдельных «флагманских» проектов, например, покупки на завод «Микрон» копии французской фабрики STM или многолетнего развития микропроцессоров «Эльбрус» — и именно о государственном финансировании, в основном завязанном на нужды оборонно-промышленного комплекса.

Большинство нашумевших проектов нескольких последних лет рассчитаны в первую очередь не на открытый рынок, а на закупки со стороны госструктур. Так, процессоры «Эльбрус» и «Байкал» целятся в «автоматизированные рабочие места», системы хранения данных, серверы и другие корпоративные продукты. «Миландр» производит микроконтроллеры для счетчиков электроэнергии, «Элвис-неотек» — процессоры для камер наружного наблюдения.

Основная причина отсутствия частной и ориентированной на рынок микроэлектроники в России — ее низкая инвестиционная привлекательность по сравнению с ИТ. Стартовые инвестиции даже для очень маленьких проектов исчисляются миллионами долларов, а реалистичный срок выхода компании на самоокупаемость — порядка семи лет. В России сложно иметь такой горизонт планирования, поэтому логично, что существующие проекты ориентированы в первую очередь на госзаказ и использование административного ресурса для привлечения якорных клиентов. Весь 2021 год не утихали дискуссии по поводу сроков обязательного внедрения российских микропроцессоров в системы хранения данных и критериев оценки отечественного происхождения той или иной аппаратуры.

Еще одним следствием хронического недофинансирования отрасли стала закономерная ориентация на fabless-модель. Годовые вложения в разработку Intel составляют $15 млрд, в то время как годовые вложения во всю российскую микроэлектронику, согласно принятой в позапрошлом году «Стратегии развития электронной промышленности до 2030 года», в 15 раз меньше — ₽75 млрд, что, впрочем, заметно больше по сравнению с предыдущими годами.

В начале 2000-х разработка в России с последующим производством за границей позволила дать дизайнерам опыт работы с современными технологиями. Вероятно, предполагалось, что со временем эти современные технологии станут доступны и в России, но на практике этого так и не случилось. Тем не менее, по состоянию на середину февраля 2022 года, в России имелась хорошая инженерная школа и несколько десятков больших и маленьких команд, разрабатывающих цифровые схемы мирового уровня, в том числе по проектным нормам 7 нм и 5 нм. Эти компании были полностью встроены в мировую экосистему: заказывали производство на Тайване, в Германии, в Малайзии, Сингапуре и других странах, покупали IP-блоки в Великобритании, Франции и США, пользовались американским ПО для разработки и верификации. Но речь всегда шла об отдельных критически важных проектах, а не о создании широкой линейки потребительских микросхем и даже не о закрытии всех потребностей оборонно-промышленного комплекса.

Рынок микропроцессоров представлен сразу «Эльбрусом» и «Байкалом», при этом до сих пор нет отечественных программируемых микросхем FPGA (field-programmable gate array, программируемых пользователем вентильных матриц), ограниченный выбор аналого-цифровых преобразователей.

Если же говорить о микросхемах, полностью разработанных и произведенных на территории России, то самые маленькие проектные нормы, доступные для серийного производства — это 180 нм и 90 нм, а самые передовые микросхемы — билеты для метрополитена и аналоги американских аэрокосмических микросхем двадцатилетней давности.

Что происходит с отраслью сейчас
На сегодняшний день все крупные фабрики и поставщики ушли с российского рынка или объявили, что будут соблюдать многочисленные санкции, под которыми находятся не только поставки для российского ВПК и госструктур, но и завод «Микрон», а также разработчик «Эльбрусов» МЦСТ и «Байкал электроникс». С вебсайтов большинства не попавших под санкции микроэлектронных компаний пропала значительная часть информации, касающаяся сотрудничества с иностранными фабриками. В среднесрочной перспективе возможно сотрудничество с Китаем, но китайские производства все еще зависимы от американских технологий и весьма вероятно будут вынуждены соблюдать санкции. Кроме того, почти все китайские фабрики работают на западный рынок, и партнерство с Россией может быть для них риском. То же справедливо и для иностранных компаний, взаимодействующих с российской электронной промышленностью: Россия составляет 1–2% мирового рынка готовой электроники и всего 0,1–0,2% от рынка микросхем. Уйти с такого рынка большинству производителей проще, чем решать возникающие репутационные и санкционные проблемы. Об уходе из России уже объявили Intel, AMD, NVIDIA, крупнейший поставщик промышленных чипов Infineon и другие компании. Многие сделали это несмотря на то, что их продукция не попадает под санкции, из которых исключена потребительская электроника, такая как компоненты для компьютеров и телефонов.

«Микрон» находится под санкциями с 2014 года, «НМ-тех» (наследник «Ангстрема-Т») попал под недавние санкции, наложенные на «ВЭБ.РФ». Несмотря на то, что оба производства физически находятся в Зеленограде, они использовали значительное количество импортного сырья и расходных материалов, и существенная часть этих материалов не была после 2014 года ни локализована, ни замещена на материалы китайского производства. Сейчас производство продолжается, но стоит вопрос восполнения санкционных потерь.

«Микрон» обладает мощностями по крайней мере на два порядка меньшими, чем потребности российского рынка. Опубликованный 24 апреля 2022 года нацпроект по развитию электроники предусматривает постройку новых производств и выход на проектные нормы 28 нм к 2030 году, однако уже существующие российские процессоры спроектированы по более новой технологии (16 нм для «Эльбрус-16» и «Baikal-S»).

Ситуация с вовлечением российских производственных компаний в мировую экосистему остается неясной. Этих компаний и так считанные единицы, например «ЭуФ Лабс» занимается отдельными деталями литографов и сотрудничает с ASML, ставропольский «Монокристалл» занимает почти половину мирового рынка сапфировых подложек для светодиодов, а российский неон активно используется как расходный материал для литографов. Вполне вероятны и ситуация, когда российские компании будут выдавливаться из цепочек поставок как иностранными клиентами, и ситуация, когда критичный экспорт будет запрещен российским правительством. Например, по оценкам тайваньских экспертов, на Россию приходится до 70% экспорта неона, и власти США считают, что Россия может ограничить поставки газа в ответ на санкции.

Неон — побочный продукт сталелитейной промышленности, и заводы по его получению и очистке обычно соседствуют с металлургическими предприятиями, которых много в России. Однако Россия не располагает мощностями по очистке газа и поэтому не влияет на предложение очищенного неона. Практически весь рынок очистки был примерно поровну поделен между китайскими и украинскими предприятиями, в частности, одесским «Криоионом» и мариупольским «Ингазом». При этом китайские предприятия ориентированы на использование в основном китайского же сырья, тогда как российский неон экспортировался на мировой рынок преимущественно через украинские очистительные компании, которые прямо сейчас полностью прекратили работу, а в будущем, вероятно, постараются отойти от сотрудничества с российскими поставщиками.

Сокращение предложения очищенного неона в два раза, безусловно, сказалось на рынке и вызвало рост цен, однако запасы на ближайшее будущее у всех основных производителей микросхем есть, а ASML еще с 2015 года реализует программу по сокращению потребления неона своими литографами. Также ожидается, что перенастройка оборудования для уменьшения частоты замены газовой смеси и внедрение повторной очистки газовой смеси позволит удовлетворить потребности отрасли исключительно китайскими поставками.

Аналогичная ситуация складывается и с другими статьями чувствительного для мировой микроэлектроники экспорта — его ограничения могут быть неприятны и скажутся на ценах, но не приведут к коллапсу мирового рынка и потому не могут быть использованы на государственном уровне для получения реальных политических выгод.

Обновлено 06.02.2023
Текст
Валерий Шунков

Подробнее на РБК:
https://trends.rbc.ru/trends/industry/626bd1459a7947f2a2d25227

 

 

Индустрия 4.0
Дефицит микросхем: как он возник и чем грозит электронной промышленности

Индустрия 4.0
Дефицит микросхем: как он возник и чем грозит электронной промышленности

Фото: Unsplash
Производители потребительской электроники уже год страдают от растущего дефицита чипов. РБК Тренды выяснили, чем он вызван и когда закончится
Во время пандемии начал расти спрос на смартфоны, ноутбуки, настольные компьютеры, «умные» телевизоры, автомобили и устройства, подключенные к интернету. Каждый такой гаджет работает на чипе, который является его «мозгом». Проблема в том, что производители не могут удовлетворить этот повышенный спрос. На производство микросхем негативно влияют и другие факторы. РБК Тренды разобрались, что стало причиной дефицита полупроводников и чего ждать дальше.

Во всем виноват чип: почему цены на электронику продолжают расти? (Видео: РБК)
Ситуация на рынке
На данный момент ведущими производителями полупроводников являются тайваньская Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) и южнокорейская Samsung. Первая занимает 54% рынка, вторая — 17%.

Топ-10 производителей полупроводников, их доли рынка в долларах (Фото: Statista)

Аналитики TrendForce выяснили, что мировой спрос на микросхемы оказался на 10–30% выше текущего предложения. По данным Susquehanna Financial Group, за первые четыре месяца 2021 года производители полупроводников резко начали отставать по исполнению заказов. Крупным компаниям приходится ждать микросхемы до 17 недель, а небольшим — до одного года или вообще отказываться от проектов. Одновременно растут цены на потребительскую электронику.

При этом со второго квартала 2021 года более 30 производителей полупроводников повысили цены на свою продукцию от 10% до 30%. В число этих компаний вошли UMC, SMIC и Power Semiconductor Manufacturing. Цены на отдельные продукты взлетели в десятки раз.

TSMC уже изменила приоритеты по выпуску своей продукции. В третьем квартале 2021 года компания собирается производить в первую очередь процессоры для Apple и чипы для автопроизводителей. Микросхемы для других клиентов, в том числе для Intel, Qualcomm, Google и Xilinx, будут отгружаться по мере их изготовления.

Apple в конце 2020 года закупила 80% мощностей TSMC для массового производства своих собственных чипов М1. Таким образом, только она в этом году сможет успешно выполнить план по производству новых iPhone, которые должны представить в сентябре или октябре. Остальные производители смартфонов оказались застигнуты врасплох глобальным дефицитом чипов. Так, Samsung уже предупредила, что может пропустить выпуск новой линейки смартфонов Galaxy Note в 2021 году.

Нехватка чипов повлияла даже на производство автомобилей. Крупнейшие мировые автоконцерны еще в начале 2021 года заявили, что им придется снижать планы по выпуску машин. Проблемы возникли у Nissan, Honda, Ford, Fiat Chrysler, Volkswagen, Suzuki, Subaru и других. Даже «АвтоВАЗ» начал выпускать автомобили Lada моделей Vesta, Xray и Largus без магнитолы. Автопроизводители потеряют в 2021 году более $110 млрд.

Диганта Дас, исследователь контрафактной электроники в Центре инженерии продвинутого цикла жизни (CALCE), предупредил, что в связи с дефицитом будут расти поставки контрафактных полупроводников. Проблема не коснется технологических гигантов, которые закупают комплектующие непосредственно у производителей, но затронет мелких производителей с более сложными цепочками поставок. Опасность этого заключается в том, что многие небольшие производители электроники заняты в таких отраслях, как здравоохранение, оборона и образование.

Горизонт дефицита
Самый оптимистичный прогноз дает глава Cisco Чак Роббинс. В конце апреля он заверил, что нехватка микросхем будет ощущаться остро лишь до осени 2021 года. По его словам, предприятия уже наращивают свои мощности, и ситуация будет улучшаться в течение следующих 12–18 месяцев.

В TSMC считают, что нехватка полупроводников сохранится и в 2022 году. Производителям придется поднять расходы, запустить новые заводы и скорректировать планы по росту.

Предприятие TSMC (Фото: TSMC)
По прогнозам компании, дефицит полупроводников для автомобильной промышленности будет снижаться начиная с третьего квартала 2021 года, однако глобальный дефицит сохранится еще минимум год.

Похожей оценки придерживаются в Nvidia. Финдиректор корпорации Колетт Кресс рассказала, что нехватка микросхем будет ощущаться до конца года.

Однако в Intel считают, что дефицит микросхем сохранится и после 2022 года. Там видят выход из сложившегося положения в строительстве новых заводов. Директор Intel Пэт Гелсинджер уверен, что существующий дефицит чипов продолжит усугубляться, а его пик придется на вторую половину 2021 года. «Я не думаю, что индустрия микросхем вернется к здоровому балансу спроса и предложения до 2023 года», — заявил он.

Неочевидные причины
Одним из главных факторов роста дефицита полупроводников называют пандемию коронавируса. Она спровоцировала лавинообразный спрос на ноутбуки, приставки, технику для дома и удаленной работы. Одновременно из-за локдаунов осложнилась и подорожала логистика. Согласно отчету платформы Resilinc, в 2020 году перебои в мировых цепочках поставок выросли на 67%.

На позиции игроков отрасли также серьезно повлияла торговая война США и Китая. В 2020 году в разгар пандемии Соединенные Штаты запретили TSMC поставки чипов Huawei, в связи с чем китайские производители начали запасаться микросхемами. Позднее под санкции попал ведущий китайский чипмейкер Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC). Инвесторам из США запретили торговать акциями компании. Весной 2021 года несколько конгрессменов потребовали запрета продажи КНР любого ПО для разработки современных полупроводников. Таким образом, даже при желании развивать собственное полупроводниковое производство, Китай может остаться без нужных технологий.

Однако есть и менее очевидные причины. Пэт Гелсинджер из Intel заявил, что на предложение влияет фактор доминирования азиатских компаний. По его словам, 80% микросхем в мире производится в Азии, где базируются главные игроки рынка TSMC и Samsung. Большинство других компаний, которые поставляют чипы на рынок, не производят их сами, а владеют лишь технологией. Это Broadcom, Qualcomm, Nvidia и другие. Запустить с нуля свое производство микрочипов они сейчас не могут, так как это требует времени и ресурсов.

На объемы производства влияет и климат. Ситуацию с производством чипов усугубил экологический кризис на Тайване, где фабрики оставались без воды. В настоящее время остров страдает от самой сильной засухи за 56 лет из-за того, что количество осадков в 2020 году было рекордно низким. В итоге в мае резервуары воды фабрик TSMC оказались заполнены всего на 11-23%. А в Техасе в феврале прошли сильные снегопады, что привело к веерным отключениям электричества, в том числе и на предприятиях.

Зеленая экономика
Прощай, Бордо: десять неприятных последствий глобального потепления
На цикл производства полупроводников повлиял также ряд техногенных аварий. В марте 2021 года случился пожар на одном из предприятий по производству кремниевых пластин Renesas в японской префектуре Ибараки. Это одно из шести японских предприятий и третий по величине производитель автоэлектроники. Компания выпускает кремниевые пластины для производства микросхем. Полноценную работу предприятия удалось восстановить лишь спустя три месяца.

Последствия пожара на предприятии Renesas (Фото: Nikkei)
Уже в июне в китайском Шихэцзы загорелась промзона компании Xinjiang West Hesheng Silicon Industry Co., Ltd. Ее кремний активно используется для поверхностей солнечных батарей, а после повторной переработки — при производстве кремниевых пластин для микроэлектроники.

Наконец, на полупроводниковую отрасль повлиял глобальный дефицит кремния. Микросхемы создаются путем печати на пластинах, изготовленных из поликристаллического кремния — материала, который состоит из мелких кристаллов. Согласно отчету Calibre Research Global High Purity Silicon Market Size: Top Players Study and Regional Forecasts 2021-2027, рост цен на кремний продлится до 2027 года.

Поиск выхода
Власти США договорились с руководством TSMC о строительстве новых линий производства чипов в Аризоне. Фабрика будет производить 20 тыс. современных 5-нанометровых чипов в месяц для нужд автомобилестроения и других отраслей. Всего компания выделила $100 млрд на расширение производства и НИОКР, основная часть суммы пойдет на постройку шести заводов в США, работы по возведению первого комплекса уже начались.

Кроме того, сенат США одобрил законопроект субсидирования национальной полупроводниковой промышленности на сумму $52 млрд сроком на пять лет для местных производителей.

В Японии TSMC и Sony Group выделят около $9,2 млрд для строительства первого в стране завода по производству 20-нанометровых микросхем, чтобы постепенно двигаться к более современным техпроцессам. Строительство завода завершат уже в этом году, а в 2022 году партнеры планируют начать исследования и соответствующие разработки.

Китай в рамках программы Made in China к 2025 году инвестирует $1,4 трлн в разработки Alibaba Group, Huawei Technologies Co. Ltd, SenseTime Group Ltd. и другие высокотехнологичные компании, чтобы снизить зависимость электронной отрасли от других стран. Китай также старается переманивать инженеров из TSMC на более высокую заработную плату. Весной 2021 года тайваньской компании пришлось запретить поставщикам оборудования делиться с китайскими партнерами технологическими решениями, а правительство страны приказало удалять списки вакансий китайских компаний.

В Южной Корее правительство заявило о намерении выделить $450 млрд в течение десяти лет на развитие полупроводниковой отрасли. Государство планирует развивать полный цикл производства собственных чипов, а также помогать разработчикам, производителям и поставщикам чипов снижать себестоимость продукции за счет уменьшения налогов и предоставления ряда налоговых льгот. При этом Samsung уже расширила свои инвестиции до $151 млрд и надеется догнать спрос к 2030 году.

Печать микросхем на кремниевых пластинах (Фото: Techspot)

Американская Intel ведет переговоры о производстве



Подробнее на РБК:

https://trends.rbc.ru/trends/industry/60ed32189a7947381fb9771e

Американская Intel ведет переговоры о производстве чипов для автомобильной промышленности с компаниями, которые разрабатывают подобные микросхемы. Им предложат перенести производство на заводскую сеть Intel в течение шести-девяти месяцев. Его могут запустить на заводах в Орегоне, Аризоне, Нью-Мексико, Израиле или Ирландии.

Также Intel заявила, что откроет свои фабрики для внешних клиентов и построит заводы в Соединенных Штатах и Европе. Новое производственное подразделение Intel Foundry Services сможет выполнять заказы других компаний на изготовление чипов, в том числе микросхем чужой архитектуры и дизайна: Apple, Nvidia и других.

Обновлено 15.11.2021
Текст
Мария Решетникова

Подробнее на РБК:
https://trends.rbc.ru/trends/industry/cmrm/651d567b9a794772e38669a3

 

Индустрия 4.0
Война за чипы: сменят ли ARM процессоры x86 и почему все зависит от Apple

 

 

 

@marinakhokhlova4124

2 месяца назад

Клоуны!!! Одни непрофессиональные примитивные картинки!! У всех куча нерешенных проблем!!!!

Приведем основные проблемы цифровых систем управления (ЦСУ) ИТ компаний всех стран мира, требующие незамедлительного решения:

1. Архитектура ЦСУ. Применяется архаичная архитектура интеграции различных программных комплексов («черных ящиков») в Систему Систем - «System of Systems» (SoS, SoSITE - System of Systems Integration Technology and Experimentation), комплексы мультисервисных «платформ», сервис-ориентированных архитектур (SOA, Service-Oriented Architecture), систем межведомственного взаимодействия (СМЭВ), программных интерфейсов API (Application programming interface) и т.п. Интеграция ПО становится отдельной индустрией и превышает время и стоимость создания каждого отдельного ПО.

2. Управленческое пространство ЦСУ. Не реализовано формирование единого информационно-функционального управленческого пространства. Растет фрагментарность, несопоставимость, противоречивость, рассинхронизация, нецелостность, несовместимость, неуправляемая избыточность и т.п. программного обеспечения и данных (особенно заметное в программных комплексах систем управления деятельностью структур национального и транснационального уровня). Сохраняется «документо-ориентированность» сбора отдельных интегральных «посмертных» показателей, которые в принципе не могут дать общей взаимоувязанной ситуационной картины.

3. Система управления Техническими Требованиями ЦСУ. Нет эффективных Систем управления Техническими Требованиями (ТТ) к созданию ПО, включающих контроль исполнения ТТ, при распределенной коллективной разработке ПО. Управление и контроль ведется административно-командными и надзорными методами.

4. Система управления изменениями Требований ЦСУ. Нет эффективных Систем управления изменениями Требований к ПО. Изменения затрагивают не только само ПО, но и порождают многократную (каскадную) сетевую рефлексию изменений в интегрированном ПО, что порождает невозможность спрогнозировать время, ресурсы и затраты на проводимые работы до получения работоспособного сертифицированного результата. Повторной сертификации подлежит весь комплекс измененного ПО и методов интеграции.

5. Адекватность ПО требованиям ЦСУ. Растет проблема несоответствия темпов изменения реальных объектов и процессов темпам формализации изменения Требований к ПО, а так же темпов их дальнейшей реализации в ПО. Теряется адекватность автоматизированных систем управления и реальных объектов и процессов управления.

6. Жизненный цикл ЦСУ. Падение эффективности применения стандартов многоэтапного (около 20 этапов) итерационного Жизненного цикла (ЖЦ) создания, тестирования, сертификации, эксплуатации и развития ПО.

7. Моделирование ЦСУ. Модели объектов и процессов управления (включая онтологии, семантические сети, описания бизнес-процессов и т.п.), формируемые всеми существующими в настоящее время цифровыми средствами моделирования не релевантны автоматизированным системам управления объектами и процессами (не поддерживается изоморфизм и обратимость моделей и исполняемых систем).

8. Создание (программирование) ПО для ЦСУ. Процесс программирования энергетически и экономически теряет свою эффективность при создании систем управления сложными динамическими объектами и процессами управления.

9. Надежность и работоспособность ЦСУ. Снижается уровень надежности, работоспособности комплексов ПО из-за растущего уровня сложности, взаимосвязанности и динамики изменения требований.

10. Система Безопасности ЦСУ. Снижается защищённость комплексов ПО от киберугроз. Единая комплексная Система безопасности множества интегрируемых программных систем, подсистем, модулей, приложений, сервисов, агентов и т.п. не реализуема и определяется по уровню системы безопасности «самого слабого звена». Индустрия 4.0

 

Война за чипы: сменят ли ARM процессоры x86 и почему все зависит от Apple

Macbook Pro 13 на чипе M1 (Фото: Apple)
В мире электроники два лагеря: мобильные гаджеты с процессорами ARM и классические компьютеры с x86. В статье разберемся в отличиях и изучим тренд, который задала Apple, перейдя на собственный ARM-чип M1 в настольных ПК
Содержание
Какими бывают процессоры: x86 и ARM
Архитектура процессоров: CISC, RISC, и в чем разница
Почему о превосходстве ARM заговорили недавно и при чем здесь Apple?
Процессор Apple M1: чем он так хорош?
Придут ли процессоры ARM на смену x86?
Какими бывают процессоры: x86 и ARM
В мобильных устройствах (планшеты, смартфоны) и классических компьютерах (ноутбуки, настольные ПК, серверы) используются разные процессоры. Они по-разному взаимодействуют с операционными системами и программами — взаимной совместимости нет. Именно поэтому вы не сможете запустить привычные Word или Photoshop на своем iPhone или Android-смартфоне. Вам придется скачивать из AppStore или Google Play специальную версию софта для мобильных устройств. И она будет сильно отличаться от версии для настольного ПК: как визуально, так и по функциональности, не говоря уже о программном коде, который пользователь обычно не видит.

Сверху — материнская плата iMac предыдущего поколения с процессором Intel (x86), снизу — плата iMac 2021 года с чипом M1 (ARM) (Фото: Apple)
Процессоры для классических компьютеров строятся на архитектуре x86. Своим названием она обязана ранним чипам компании Intel c модельными индексами 8086, 80186 и так далее. Первым таким решением с полноценной реализацией x86 стал Intel 80386, выпущенный в 1985 году. Сегодня подавляющее большинство процессоров в мире с архитектурой x86 делают Intel и AMD. При этом у AMD, в отличие от Intel, нет собственного производства: с 2018 года им по заказу компании занимается тайваньская корпорация TSMC.

Процессор Intel 8086, 1978 год (Фото: wikipedia.org)
Когда Acer, Asus, Dell, HP, Lenovo и любые другие производители классических компьютеров используют процессоры Intel или AMD, то им приходится работать с тем, что есть. Они вынуждены закупать готовые решения без возможности гибко доработать чипы под свой конкретный продукт. А свои собственные процессоры на архитектуре x86 никто из производителей ПК делать не может. Дело не только в том, что это крайне сложно и дорого, но и в том, что лицензия на архитектуру принадлежит Intel, и компания не планирует ее ни с кем делить. AMD же воевала в американских судах за право создавать чипы на архитектуре x86 со своим главным конкурентом более десяти лет в 1980-х и 1990-х годах.

Процессоры для мобильных устройств строятся на базе архитектуры ARM. И это не какая-то быстро и внезапно взлетевшая вверх молодая компания. Корни истории современной британской ARM Limited уходят далеко в 1980-е. Только в отличие от своих доминирующих на рынке «больших» ПК-конкурентов ARM Limited процессоры не делает. Бизнес компании построен на том, что она продает лицензии на производство чипов по своей технологии всем желающим. Причем возможности для доработки у лицензиатов максимально широкие — отсюда популярность и многообразие решений. Именно на основе архитектуры ARM Huawei делает свои мобильные чипы Kirin, у Samsung это Exynos, у Apple — серия Ax. В этот же список входят Qualcomm, MediaTek, NVIDIA и другие компании. А еще свои процессоры на ARM делает Fujitsu. Японцы назвали их A64X, и именно они в количестве 158 976 штук используются в самом мощном на момент выхода этой статьи суперкомпьютере в мире — Fujitsu Fugaku.

Из открытого подхода ARM вытекает и главный недостаток: архитектура очень фрагментирована. Для x86 достаточно написать программу один раз, и она будет одинаково стабильно работать на всех устройствах. Для ARM приходится адаптировать софт под процессоры каждого производителя, что замедляет и удорожает разработку. Ну, а главный недостаток x86 вытекает из отсутствия конкуренции. В последние годы Intel, например, много упрекали за медленный или порой вовсе едва ощутимый прирост производительности от поколения к поколению. Также есть проблемы с высокими уровнями нагрева и энергопотребления.

Архитектура процессоров: CISC, RISC, и в чем разница
Ключевое отличие между x86 и ARM кроется в разной архитектуре набора инструкций. По-английски — ISA, Instruction Set Architecture. В основе x86 изначально лежала технология CISC. Это расшифровывается как Complex Instruction Set Command — вычислительная машина со сложным набором инструкций. «Сложность» здесь в том, что в одну инструкцию для процессора может быть заложено сразу несколько действий.

Полвека назад, когда первые процессоры только появились, программисты писали код вручную (сейчас для этого есть компиляторы). Одну сложную команду на старом низкоуровневом языке программирования Assembler написать было гораздо проще, чем множество простых, досконально разъясняющих весь процесс. А еще сложная команда занимала меньше места, потому что код для нее был короче, чем несколько отдельных простых команд. Это было важно, потому что объем памяти в те времена был крайне ограничен, стоила она дорого и работала медленно. Заказчики от этого тоже выигрывали — под любой их запрос можно было придумать специальную команду.

Но вот архитектура самого процессора страдала. По мере развития микроэлектроники в чипах с CISC копились команды, которые использовались редко, но все еще были нужны для совместимости со старыми программами. При этом под них резервировалось пространство на кристалле (место, где расположены физические блоки процессора). Это привело к появлению альтернативной технологии RISC, что расшифровывается как Reduced Instruction Set Command — вычислительная машина с сокращенным набором инструкций. Именно она легла в основу процессоров ARM и дала им название: Advanced RISC Machines.

Здесь ставку сделали на простые и наиболее востребованные команды. Да, код поначалу писать было сложнее, поскольку он занимал больше места, но с появлением компиляторов это перестало быть значимым недостатком. Результат — экономия места на кристалле и, как следствие, сокращение нагрева и потребления энергии. Плюс множество других преимуществ.

Почему о превосходстве ARM заговорили только недавно и при чем здесь Apple?
Если архитектура ARM так хороша, то почему же Intel и AMD не бросили все и не стали строить свои чипы на ней? На самом деле, они не оставили технологию без внимания, и к сегодняшнему дню CISC в чистом виде фактически уже не существует. Еще в середине 1990-х годов процессоры обеих компаний (начиная с Pentium Pro у Intel и K5 у AMD) обзавелись блоком преобразования инструкций. Сложные команды разбиваются на простые и затем выполняются именно там. Так что современные процессоры на архитектуре x86 в плане набора инструкций гораздо ближе к RISC, чем к CISC.

Кроме того, важно понимать, что противостояние x86 и ARM — это прежде всего противостояние Intel (потому что AMD гораздо меньше во всех отношениях: от капитализации до доли на рынках) и множества разрозненных производителей чипов для мобильных устройств. Долгое время два направления развивались как бы отдельно друг от друга. У Intel не получалось сделать достаточно мощное и энергоэффективное решение на x86 для мобильных устройств, а производители ARM-процессоров не стремились на рынок «больших» ПК. В нише мобильных устройств хватало места всем, и конкурировать там было проще, чем на фактически монополизированном Intel рынке процессоров для традиционных компьютеров.

Однако в последние годы доминирующее положение Intel пошатнулось. Прежде всего из-за того, что бизнес компании перестал соответствовать ее же собственной производственной стратегии. Согласно прогнозу одного из основателей Intel Гордона Мура, количество транзисторов в процессорах должно удваиваться каждые два года за счет перехода на более компактный технологический процесс производства (измеряется в нанометрах — нм). Как раз за счет этого повышается производительность. Впоследствии впервые озвученный в середине 1960-х годов «Закон Мура» корректировался, но сегодня стало ясно, что бесконечным этот рост быть не может. Технологии Intel дошли до «потолка возможностей» и пока уперлись в него. Переход на 14 нм, а потом и на 10 нм сильно затянулся, в то время как AMD в партнерстве с TSMC уже работает по техпроцессу 7 нм, а первым 5-нанометровым процессором в мире стал Apple M1 на архитектуре ARM.

О законе Мура на английском с русскими субтитрами
Решая множество технологических проблем с процессорами для «больших» компьютеров, Intel полностью упустила из вида рынок мобильных чипов, и теперь здесь господствуют решения ARM. Проблемы, кстати, при этом никуда не делись — чипы Intel для настольных ПК последних лет активно и справедливо критикуют. Мощные процессоры компании страдают от высокого нагрева и сильного энергопотребления, а энергоэффективные, наоборот, сильно ограничены в плане производительности.

Большинство производителей ноутбуков и компьютеров продолжают с этим мириться, и не уходят на ARM — не позволяет огромный багаж популярного софта и массовость их техники. Как вы помните, одна и та же программа не сможет работать и на x86 и, на ARM — ее нужно обязательно программировать заново. Но в 2020 году после почти 15 лет выпуска компьютеров с процессорами Intel компания Apple объявила о переходе на процессоры ARM собственной разработки. Они, кстати, тоже производятся внешним подрядчиком: на заводах уже упомянутой TSMC.

И это крайне важное заявление, потому что на рынке только у Apple есть все возможности для того, чтобы сделать этот переход успешным. Во-первых, компания сама разрабатывает процессоры на базе ARM много лет. Настольные M1 «выросли»

из мобильных чипов серии Ax. У производителей ПК на других ОС такого опыта нет или он сильно ограничен. Во-вторых, у Apple огромный опыт разработки собственных операционных систем: как мобильной, так и настольной. Конкуренты в основном используют Windows или «надстройки» для Android.

Остается совместить две системы (OS X для компьютеров, iOS для смартфонов), «заточенные» под разную архитектуру вместе, унифицировав софт, и это самый сложный пункт программы. Но и тут у Apple есть целая россыпь козырей. Это и лояльная аудитория, не готовая смотреть на продукцию конкурентов, но готовая подождать пока программы адаптируют под ARM. И собственный язык программирования Swift, который давно унифицировал процесс разработки ПО для iOS и OS X. И пусть небольшая в количестве устройств, но зато очень заметная доля на рынке ПК в деньгах, чтобы процесс адаптации «настольного» софта для x86 под работу с «мобильным» ARM стал интересен крупным разработчикам ПО. За примерами далеко ходить не надо: в Adobe на зов откликнулись одними из первых.

Немаловажно и то, что переход с Intel на ARM для Apple — далеко не первый опыт смены процессоров в своих устройствах. На Intel корпорация из Купертино переходила с PowerPC в 2005 году. А чипы PowerPC пришли на замену Motorola 68K в начале 1990-х.

Стив Джобс о переходе на процессоры Intel в 2005 году
Процессор Apple M1: чем он так хорош?
Apple M1 интересен не столько тем, что построен на базе технологий ARM, сколько своей архитектурой. Здесь на одной подложке собраны сам процессор, в котором по 4 производительных и энергоэффективных ядра, восьмиядерная графическая подсистема, нейромодуль для машинного обучения, огромные (по меркам процессоров) объемы кэш-памяти плюс тут же распаяна оперативная память. Такое решение занимает совсем мало места в корпусе компьютера, потребляет мало энергии (аккумулятор ноутбука дольше не разрядится) и может работать без активного охлаждения (ноутбук будет тихим или вовсе бесшумным) при хорошем уровне производительности.

Чип Apple M1 в Macbook Air Late 2020 (Фото: iFixit)
И совсем не просто так первым компьютером Apple с процессором M1 стал MacBook Air. С одной стороны, это лэптоп, главными преимуществами которого как раз и должно быть все, что дает новый процессор: компактность, автономность, тишина. С другой стороны, это компьютер для наименее требовательных пользователей, которым практически не нужен никакой специфический софт — достаточно того, что сама Apple предлагает «из коробки»: браузера, проигрывателя, офисного пакета. А для софта, который под ARM адаптировать пока не успели, Apple использует встроенный эмулятор Rosetta 2.

Следующими ПК Apple с M1 после MacBook Air стали 13-дюймовый MacBook Pro и Mac Mini. Также недавно был анонсирован новый iMac. Такие машины уже ориентированы на задачи посерьезнее, но все равно это еще далеко не профессиональный сегмент — на него в Купертино пока лишь намекают. И именно здесь к решению Apple на базе технологий ARM возникает основной вопрос: получится ли «отмасштабировать» M1 до уровня профессиональных решений, где компактность и энергоэффективность не так важны, а на первый план выходит именно производительность? Как реализовать связку М1 с мощными дискретными видеокартами, без которых о монтаже, рендеринге и других сложных вычислениях говорить не приходится? Или может быть Apple вообще готовится к выпуску собственной дискретной графики? Вопросов пока куда больше, чем ответов на них.

Новая линейка тонких (11,5 мм) iMac 2021 на базе M1 (Фото: Apple)
Уже готовые компактные устройства Apple с чипами M1 выглядят действительно интересно, правда выигрыш в производительности в них явно ощущается в основном только в уже адаптированных под ARM программах, но зато он очень заметный. Так что если Intel и AMD не смогут дать достойный ответ конкуренту в нише энергоэффективных ПК, то рост популярности решений Apple не заставит себя ждать даже несмотря на то, что еще какое-то время софта будет не хватать. Массовому пользователю ведь много не нужно.

Сравнение производительности отдельных ядер на чипах M1 и Intel, больше — лучше (Фото: GeekBench)

Сравнение производительности всех ядер на чипах M1 и Intel, больше — лучше (Фото: GeekBench)
Придут ли процессоры ARM на смену x86?
Точного ответа на этот вопрос пока не знает никто. Но уже сейчас очевидно, что в ближайшие годы основная борьба x86 в лице Intel и ARM в лице Apple развернется на рынке компактных ноутбуков. Они, в отличие от неттопов (Mac Mini) и моноблоков (iMac), значительно более востребованы. Также очевидно и то, что пользователи от такого противостояния только выиграют.

Конечно, техника (особенно у Apple) от этого не подешевеет, но зато мы прямо сейчас получили ультрапортативные лэптопы без активного охлаждения с долгожданным ощутимым приростом мощности и времени работы от батареи. Здорово и то, что разработчики Intel наконец-то взбодрятся. Из-за отсутствия конкуренции они слишком долго почивали на лаврах: самое время доставать из рукавов все припрятанные козыри. Собственно, именно так технологии и развиваются. Новый виток эволюции процессоров происходит прямо у нас на глазах, и ситуация выглядит так, что все вполне может обернуться революцией, которая полностью изменит как рынок процессоров, так и рынок компьютеров.

Обновлено 18.10.2021
Текст
Алексей Ведерников
IT
Четверт

Подробнее на РБК:
https://trends.rbc.ru/trends/industry/608a993e9a79475631a206ab