📈 Тренды. Перспективы ПЛИС

ПЛИС выходят на новый виток применений по мере дальнейшего роста объемов обработки данных

Переход от IoT к IoE (интернету всего) означает постоянный рост объемов данных. Согласно прогнозам, глобальный объем переработки данных к 2025 году приблизится к 175 зеттабайтам в год, а количество подключенных устройств к 2030 году достигнет 50 млрд.

Традиционная схема, подразумевающая централизованную обработку данных в облаке, все менее подходит для работы с данными - для нее характерны проблемы с безопасностью, высокие энергозатраты и значительные задержки. Это стимулирует вывод обработки данных на периферию, дезагрегацию вычислительных ресурсов и ресурсов хранения. Это увеличивает гибкость и масштабируемость сети.

Новые достижения в области ML и глубоких нейронных сетей (DNN) с AI обещает потенциальную возможность для обработки информации на периферии, но эти решения требуют значительных вычислительных ресурсов, что не удается обеспечить с помощью традиционного ПО и встроенных микропроцессоров.

Неудачными оказываются также попытки создания гипер специализированных ИС, ориентированных на конкретные приложения, как, например, ASIC. Любые необходимые обновления системы требовали бы реконфигурирования ASIC, а такой возможности эти чипы не дают. Традиционные для ПЛИС подходы обычно слишком дороги и требуют слишком много энергии.

И все же именно ПЛИС обладают потенциалом, необходимым в новых условиях - необходимо только снизить электропотребление, добиться компактности, гибкости в ситуации, когда наборы данных постоянно меняются. Важно, чтобы ПЛИС поддерживали возможность удаленного обновления. Разумеется, все это имеет смысл только в ситуации, если и цена устройств будет разумной.

Наиболее подходят под эти требования ПЛИС семейства Efinix Titanium, уверены авторы статьи в eetimes.com.

Почитать эту публикацию можно по ссылке (англ.), ниже приведу краткую ее аннотацию.

🔹 Почему необходимо перенести обработку данных на периферию (задержки, бюджет энергопотребления, рентабельность).

🔹 Основные требования для интеллектуального использования периферийных устройств. Автономное управление транспортными средствами, дистанционное управление роботами и другие сценарии, требующие реализации сложных механизмов обратной связи.
Для таких приложений требуется низкое энергопотребление, небольшие размеры.

🔹 Сравнение популярных наборов микросхем AI для решений IOT и периферийных узлов.
Рынок чипсетов для AI постоянно растет, если по итогам 2020 года он оценивался в $7.6 млрд, то к концу 2026 года его размер, как ожидается, вырастет до $57,8 млрд.

В качестве основы для AI используются, в основном: настраиваемые ASIC и SoC; ПЛИС; универсальные GPU и CPU. По комбинации эффективности задержки, мощности, параллельности обработки и гибкости/реконфигурируемости, ПЛИС обходят GPU. ASIC хуже подходит для использования на периферии.

🔹 почему обычные ПЛИС не могут обеспечить достаточный AI на периферии?

🔹чем технология FPGA Efinex отличается от традиционных ПЛИС?

🔹преимущество ПЛИС Titanium FPGA для периферийных вычислений

🔹 использование Titanium для встроенных приложений AI на периферии ( в робототехнике, носимых устройствах, машинном зрении, в AR.

Южная Корея выделяет $450 млрд на микроэлектронику

Правительство Республики Корея объявило 13 мая 2021 г. о пакете поддержки местной полупроводниковой промышленности на сумму 450 млрд долл. на период 2021-30 гг. Одновременно корпорация Samsung объявила об инвестиционной программе в размере 150 млрд долл. для своего бизнеса в области ИС, отличных от схем памяти.

Частью правительственного пакета являются налоговые льготы, такие как повышение ставки налогового вычета по затратам на НИОКР с 30% до 40%, а также удвоение вычета по расходам на оборудование/сооружения до 6%. Одна из целей Ю. Кореи - возглавить глобальную цепочку поставок и внести свой вклад в мировую экономику, став стабильным поставщиком ИС для удовлетворения глобального спроса.

Samsung переживает переломный момент – сохранив бесспорное лидерство в сфере ИС ЗУ корпорация желает занять такие же позиции и в других основных типах ИС.
https://www.electronicsweekly.com/news/business/korea-put-450bn-expanding-chip-production-2021-05/

🇺🇸 Господдержка производства микроэлектроники

Как ожидают в США, планируемое вливание порядка $52 млрд госфинансирования в производство и исследования в сфере полупроводников, может привести к созданию от 7 до 9 новых заводов в США.

Расчет идет на то, что господдержка стимулирует желание частных инвесторов также вложиться в этот сектор, что в итоге приведет к тому, что в производство и разработку микроэлектроники будет вложено более $150 млрд. А это уже действительно солидная сумма, соизмеримая с инвестициями азиатских конкурентов.

Конечно, в перспективы того, что США сможет бороться за наращивание своей доли на рынке полупроводниковых изделий не слишком велики. С 1990 года, когда эта доля составляла 37% США только теряли позиции в пользу Тайваня, Южной Кореи и Китая. Тем не менее, если получится вложить планируемую сумму, это конечно позитивно скажется на ситуации, например, позволит хотя бы не допустить дальнейшего проседания или существенно его замедлит.

Важно, что в США есть понимание того, что Китай не оставил США иного выбора, чем сделать такие инвестиции. Технологическое лидерство сегодня - непосредственно определяет позицию той или иной страны в мире. Особенно это важно для сверхдержав, претендующих на первые позиции.

🇷🇺 Деньги на кванты

Президиум РАН РФ обсудил перспективы развития квантовых технологий в России. Поскольку проигрыш в кремниевой микроэлектронике вполне очевиден, сейчас у многих зреет идея о том, что более перспективны не попытки догонять на годы ушедший вперед поезд кремниевой микроэлектроники, а сосредоточиться на новых перспективных технологиях, где позиции традиционно сильной по части академической науки России выглядят куда более перспективными. В частности, на квантовых технологиях, на использовании новых материалах для микроэлектроники и т.п.

В этой идее есть немало здравого. Академик РАН Геннадий Красников выступил на президиуме с докладом "Современное состояние и перспективы развития квантовых технологий в Российской Федерации".

По его мнению, в частности развитие квантовых технологий в России "Позволит создать криптографически устойчивые квантовые коммуникационные системы: квантовый интернет, сенсоры с рекордной чувствительностью".

Что нужно для дальнейшего развития КТ в РФ? Синхронизация Дорожных карт, разработка междисциплинарной программы исследований по фундаментальным направлениям в области квантовых технологий. И конечно деньги.

Замминистра Минцифры Максим Паршин и замминистра Минпромторга Василий Шпак обсудили вопросы финансирования квантовых технологий в России. К сожалению, детали этого обсуждения или принятые решения в пресс-релиз не попали.

🔥 Закупки электронных компонентов. Судебные споры

Как воруют у Роскосмоса

Завершились "основные следственные действия" по делу, касающемуся предполагаемого хищения более 1 млрд рублей на поставках в 2017 года электронных компонентов для модуля, который предназначен для МКС, сообщает КоммерсанЪ.

Суть претензий следствия к подозреваемым в том, что компоненты закупались в ОАЭ и Гонконге, а затем втридорога перепродавались Федеральному космическому агентству у которого был заключен контракт с РКК Энергия на 15 млрд руб. Энергия, как водится, привлекла соисполнителей - ЦНИИ Циклон, НПП Исток, Микроком, Магратеп, Альянс Трейд - они и похитили более 1 млрд по мнению следствия, причем деньги были "отмыты" за границей.
Свое слово в этой истории должен еще сказать суд.

🇷🇺 Российские производители телекоммуникационного оборудования LTE / 5G

В ComNews подготовили интересный набор данных, позволяющий познакомиться с российскими производителями телеком-решений и краткими параметрами предлагаемых ими решений.

Кто в списке:

🔹Беркут
👉Булат
🔹Глобалинформсервис (Концерн Созвездие)
👉Зеленоградский нанотехнологический центр
🔹ГК Ижевский радиозавод (ИРЗ)
👉Институт сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники
🔹Инфинет
👉НПФ Микран
🔹АО Микрон / НИИМА Прогресс
👉Новые телеком решения (ООО НТР)
🔹NFWare (ООО НФВер)
👉НТЦ Протей
🔹ГК Ростех
👉Сколтех
🔹ООО СмартЭкоСистема
👉ООО Т8
🔹ООО Тенет
👉 ООО ФайберТрейд

🔬 Новые технологии

Сегодня многим использование кремниевый пластин и фотолитографии кажется не только мейнстримом, но и безальтернативной технологией. На самом деле, постепенно эти альтернативы появляются и лишь астрономические инвестиции в используемые сегодня технологии сдерживают передовиков отрасли от перехода на новые технологии. Тем не менее, научный прогресс пока что останавливаться не собирается, так что имеет смысл интересоваться альтернативыми и оценивать их жизнеспособность уже сегодня.

Институт технологии микропроизводства, входящий в состав Ганноверского университета Лейбница (IMPT), исследовал альтернативные методы производства сенсоров. Исследование показало, что модифицированный полиэфирэфиркетон (PEEK) может заменить дорогостоящие подложки из кремния. Для изготовления функционального демонстратора (датчика температуры и магнитного поля) методом литья под давлением с лазерным прямым структурированием (LDS) был использован материал TECACOMP PEEK LDS black 1047045 – высокоэффективный компаунд фирмы Ensinger.

Вместо 7 обычных для текущего производства технологических стадий для изготовления датчика ученые применили всего три стадии - обошлись без литографии и чистой среды. Даже если данную технологию нельзя применить для изготовления микропроцессоров, но можно - для сенсоров, к ней стоит присмотреться.

🔭 Производство пластин 200мм

В SEMI прогнозируют рост мощностей производств, работающих с пластинами 200мм на 17% от уровня 2019 года. Это нарастит суммарную мощность таких производств до 6.6 млн пластин в месяц. Рост производственных мощностей 200мм за пятилетку составит +0,95 млн пластин в месяц.

Tesla обсуждает покупку завода по производству чипов

ДАННОЕ СООБЩЕНИЕ (МАТЕРИАЛ) СОЗДАНО И (ИЛИ) РАСПРОСТРАНЕНО ИНОСТРАННЫМ СРЕДСТВОМ МАССОВОЙ ИНФОРМАЦИИ, ВЫПОЛНЯЮЩИМ ФУНКЦИИ ИНОСТРАННОГО АГЕНТА, И (ИЛИ) РОССИЙСКИМ ЮРИДИЧЕСКИМ ЛИЦОМ, ВЫПОЛНЯЮЩИМ ФУНКЦИИ ИНОСТРАННОГО АГЕНТА.

Tesla придумывает, как справиться с дефицитом чипом. Компания собирается платить за них авансом и даже изучает возможность покупки собственного завода

https://trts.io/yrkxw

🇷🇺 Автоэлектроника. Сертификация менеджмента качества

НИИЭТ сообщает, что система менеджмента качества предприятия успешно прошла проверку URS Certification - органа, признанного Международной автомобильной целевой группой (IATF).

В НИИЭТ надеются на то, что в условиях дефицита электронных компонентов зарубежного производства отечественные разработчики и производители переориентируются на продукцию НИИЭТ.

Поставки компонентов на рынок российских автомобилей в НИИЭТ планируют начать в третьем квартале 2021 года, а на международный уровень со своей продукцией предприятие может выйти в 2022 году.

🇨🇳 Китайские чипы

Дефицит заставляет разработчиков смотреть в сторону "аналогов" популярных чипов западных производителей. В такой ситуации спасли бы "клоны", но на поверку заявляемые как клоны изделия, даже обладая более симпатичными спецификациями, клонами не являются.

Посмотрите, как решали задачу замены микроконтроллера STM32F030C8T6 на HK32F030C8T6 (совпадения названий - не случайность, как вы понимаете).

Автор статьи все же смог заставить китайское изделие работать так, как требовалось, но это не было тривиальной задачей.

Заменить изделие одной компании на "аналог" другого производителя - зачастую примерно так же "легко", как выполнить разработку с нуля.

📈 Крупнейшие поставщики микроэлектроники в мире

Богатые богатеют. Топ-15 полупроводниковых компаний зафиксировали рост на 21% в 1q2021

IC Insights оценили развитие бизнеса Топ-25 крупнейших поставщиков полупроводников в 1q2021. В таблице приведены данные по Топ-15.

Если посмотреть на то, какие страны доминируют в списке, это США с 8 компаниями, Южная Корея, Тайвань и вся Европа - каждая с двумя компаниями. На долю Японии пришлась 1 компания. В Топ-15 попали 6 безфабричных компании (Qualcomm, Broadcom, NVidia, MediaTek, AMD, Apple), и одно чисто контрактное производство TSMC. (..)

(2) Если исключить из ренкинга компанию TSMC, то на 15-м месте оказалась бы европейская NXP с ее продажами в $2,503 млн по итогам 1q2021. В целом объем продаж, приходящийся на Топ-15 поставщиков микроэлектроники вырос на 21% в 1q2021 год к году. Это на 3 процентных пункта больше, чем рост всего рынка микроэлектроники, который оценивается в 18%. Для попадания в Топ-15 с каждым годом требуется зарабатывать все больше, сейчас, например, 14 компаний из Топ-15 показали продажи за квартал на суммы от $3 млрд и выше. Для того, чтобы попасть на 15-е место ренкинга потребовались продажи почти на $2.6 млрд за квартал.

В ренкинге есть две новых компании, которые впервые в нем оказались - компания Mediatek и AMD. Они заменили, соответственно, HiSilicon и Sony в топ-15.

HiSilicon которая годом ранее поднялась на 12-е место в Топ-15, это дочерняя компания Huawei, которая и обеспечивала 90% объема продаж для HiSilicon. Санкции США лишили Huawei/HiSilicon заказывать производство разработанных HiSilicon чипов на TSMC, начиная с 4q2020.

Объемы продаж чипов AMD выросли на 93% в 1q2021 год к году, это самый высокий результат по всем компаниям ренкинга, что позволило AMD подняться в нем сразу на 7 позиций, заняв 11-е место. Более того, компания ожидает, что ее продажи в 2021 году также покажут прирост на 50% год к году.

MediaTek также показала удивительные 90% роста объемов продаж в 1q2021 и благодаря этому поднялась на 10-е место, прыгнув сразу на 6 позиций вверх.

Интересно, что в целом максимальный рост продаж год к году показали именно безфабричные компании - AMD, MediaTek, Qualcomm, NVidia, продажи каждой из этих компаний выросли более, чем на 50%.

13 из Топ-15 компаний показали рост объемов продаж по итогам квартала, измеряемый двузначным числом. И только 1 компания - Intel - показала снижение объемов. \\

📈 Прогнозы. Рынок ПК

В IDC уверены что дефицит микросхем не помешает росту отрасли персональных компьютеров. В частности, согласно прогнозу, мировые поставки ноутбуков, настольных ПК-систем и рабочих станций в 2021 году увеличатся более чем на 18% и превысят 357 млн устройств.

Да и в целом, на пятилетку этому рынку прогнозируется скромный, но рост среднегодовыми темпами в 3%.

По оценкам IDC, нехватка полупроводников начнет ослабевать к 3q2021, но окончательный баланс спроса-предложения восстановится не ранее 1H2022.

Этот оптимизм разделяют не все на рынке.

Еще одно интересное мнение IDC - в условиях ограниченного выбора, некоторые клиенты предпочтут приобрести десктоп вместо ноутбука.

🇷🇺 Поддержка отечественных производителей

В Ростелеком создан центр компетенций по разработке и переносу программ на отечественные решения, прежде всего, на Эльбрус 8С и Эльбрус 8СВ. На этих серверах российского производства основаны стенды для разработки и тестирования ПО.

Сервера могут работать под ОС "Эльбрус" (Linux для CPU с архитектурой Эльбрус-2000) или под Astra Linux Special Edition (Русбитех-Астра) для решений, где важна защищенность.

По заверениям представителей «Ростелекома», каждый из используемых в центре компетенций серверов оборудован аппаратно-программным модулем доверительной загрузки. В сочетании с Astra Linux Special Edition, имеющей сертификаты ФСБ и ФСТЭК, это позволяет разработчикам создавать решения для объектов критической информационной инфраструктуры (КИИ) любого класса доступа.

Компании, планирующие перейти на отечественное «железо» и нуждающиеся в адаптации используемого ею софта под него, могут обратиться в центр компетенций «Ростелекома» и предоставить его специалистам список нужного им в работе программного обеспечения. Затем эти специалисты проведут установку и тестирование необходимого софта, после чего выдадут компании рекомендации по дальнейшей их адаптации.

Также клиентам центра будет доступна опция разработки программ с необходимыми возможностями с нуля. В этом случае они изначально будут адаптированы под отечественное серверное оборудование.

🇷🇺 Отечественные телеком-решения

Василий Бровко, директор по особым поручениям госкорпорации "Ростех", считает возможным, что в 2023 году "пилотные зоны [5G] уже будут работать на отечественном ядре, с отечественной базовой станцией"

Напрашивается вопрос - может ли Россия позволить себе войти в 2023 год только с пилотными зонами 5G?

"Мы не говорим, что у нас не будет иностранных комплектующих, это невозможно, это утопия. Наша главная задача - обеспечить управляемость, защищенность и реализуемость именно комплексного решения".

По мнению Бровко в России "определяется пул компаний, которые будут способны разрабатывать элементы для систем связи не только пятого, но и последующих поколений".

Разумно было бы завершить формирования такого пула, а уж затем ввязываться в конкурентную борьбу с лидирующими компаниями мирового телеком-рынка, не откладывая на годы внедрение столь значимых технологий, как 5G, на том основании, что они зарубежные?

🔥 Господдержка российской микроэлектроники

Зампред правительства Дмитрий Чернышенко на Международном промышленном форуме "Интеллект машин и механизмов" заявил, что государство видит российскую микроэлектронику среди локомотивов цифровой трансформации.

"Ключевую роль в этом процессе играет повышение спроса на российскую продукцию. ... только в условиях растущего спроса и полноценного импортзамещения возможно развитие отрасли и реализация перспективных проектов".

Для этого правительство уже предоставило приоритетные режимы при закупках отечественной радиоэлектронной продукции для госнужд.

Также в 2021 году производители и потребители могут воспользоваться механизмами государственного софинансирования, так называемых, "сквозных проектов".

Предусмотрено сокращение налогообложения для производителей электронной продукции и разработчиков.

Создан общественный экспертный совет при президиуме правительственной комиссии по цифровому развитию.

🇺🇸 Микропроцессоры. Перспективные технологии

Компания AMD представила процессор линейки Ryzen с трехмерной компоновкой памяти. Чипы памяти смонтированы непосредственно на кристалл с ядрами.

Кристалл SRAM по техпроцессу 7нм будет иметь емкость 64 Мбит, процессор Ryzen 5000 получит два чиплета, которые станут кэшем 3-го уровня.

📈 Прогнозы и оценки

Если сейчас китайские производители справляются с не более, чем 6% мирового объема обработки кремниевых пластин, то к 2024 году, как ожидается, их доля в сегменте пластин 300 мм вырастет до 20%, а к концу 2030 года они будет выдавать около четверти мирового производства полупроводниковых компонентов.

Такими прогнозами делятся аналитики Boston Consulting Group.

IC Insights дает оценку оборота китайского рынка полупроводниковых компонентов - $143,4 млрд в 2020 году, при этом на долю собственно китайского производства приходится очень скромные $8,3 млрд. В значительной степени это итоги применения санкций США, которые замедлили развитие китайского производства чипов.

Рано или поздно китайцы скорее всего наверстают упущенное. В частности, группа китайских компаний работает над создание линии по техпроцессу 28нм, которая обеспечит выпуск чипов без применения американского оборудования и технологий.

В SEMI прогнозируют, что с 2020 по 2024 годы в мире будет введено в эксплуатацию 38 предприятий по обработке кремниевых пластин типоразмера 300 мм, более половины из них - в Китае. Совокупный объем мирового производства кремниевых пластин вырастет на 30% к 2019 году до 7.2 млн пластин в месяц. К 2024 году Китай может выйти на 3-е место по объемам мирового производства электронных компонентов с 20% долей, обогнав Японию (12%) и США (10%).

В США, конечно, не готовы сдаваться без драки, но эта страна вряд ли удержит свои позиции в области микроэлектроники, несмотря на запускаемые сейчас меры поддержки со стороны государства. Китай, напротив, постарается за 5 ближайших лет догнать Тайвань и Южную Корею по применению литографических технологий. Здесь, впрочем, возникает вопрос - сколько еще лет фотолитография будет оставаться основным процессом выпуска чипов и не придут ли ей на смену альтернативные технологии.

📈 Итоги квартала

Американская Broadcom показала рост ключевых показателей по итогам 2q2021, выручка выросла на 15% (до $6,61 млрд) гг. Чистая прибыль выросла втрое до $1,49.
Выручка в сегменте полупроводниковых решений увеличилась на 20% до $4,82 млрд.

Таким результатам способствует мировой кризис нехватки полупроводников. Это создало дефицит и высокий спрос на компоненты для серверов, используемых в ЦОД. Broadcom уже приняла заказы на 90% от запланированного на 2021 год объема выпуска чипов.

🇷🇺 Российская электроника

Конкуренция на рынке серверов продолжает расти. Все больше российских компаний заявляют о планах выпуска собственных решений.

Еще одна группа компаний, которая решила этим заняться - это Яндекс, Ланит, Gigabyte и BТБ. Из наличия в списке участников такой компании, как Gigabyte, вероятно следует, что речь не идет об "отечественных серверах на базе российских процессорах", скорее речь пойдет о "локализации выпуска продукции Gigabyte" на российском рынке.

Рынок серверного оборудования России не так уж мал - $1,3 млрд, но на всех желающих его явно не хватит. Можно предположить, что в драке за него в ход пойдут различные аргументы и отсутствие в продукции партнеров серверов на российских процессорах вряд ли упростит им задачу.