Cómo desarrollar la microelectrónica en Rusia y derrotar al iPhone
La base de los dispositivos modernos es la tecnología de creación de "sistemas en un chip" (SoC, en inglés System on Chip, SoC). ¿Cómo enseñar esta magia negra del siglo XXI a los estudiantes rusos? Esto se discutió en los seminarios organizados por la compañía británica Imagination Technologies, uno de los desarrolladores de los componentes internos del iPhone de Apple , en la primavera en los suburbios de Los Ángeles . En una semana, los mismos seminarios se llevarán a cabo en Rusia, para su organización, Imagination cooperó con las principales universidades rusas, la Universidad Estatal de Moscú, MEPhI, MIET e ITMO , así como con el famoso fabricante de microcontroladores, las empresas con sede en Arizona Microchip Technology. Además de la semana de seminarios del 26 al 30 de octubre, se llevarán a cabo seminarios en un formato similar en el Samara Aerospace (5 de noviembre) y en el Instituto de Física y Tecnología de Moscú (9 de noviembre).
Fetiche de salchichas yiPhone La afirmación de que los iPhones no se fabrican en Rusia se ha convertido en el mismo cliché cultural de nuestro tiempo que hace 40 años: historias sobre 50 variedades de salchichas occidentales que no estaban en las tiendas de comestibles soviéticas. Los teléfonos Yotaphone rusos recientemente aparecidos no eliminan todos los argumentos de los críticos, porque estos teléfonos están construidos en microchips que fueron diseñados y fabricados en otros países.Esto no quiere decir que en el frente ruso, los chips para sus iPhones y otros dispositivos sean completamente inútiles. En mayo, un grupo de compañías rusas ELVIS y la compañía británica Imagination Technologies emitieron un comunicado de prensa conjunto, que describió planes para crear microcircuitos conjuntos (sistemas en un chip), que contendrán tanto bloques desarrollados en Londres y California como bloques desarrollados en Zelenograd, región de Moscú. Al mismo tiempo, ELVIS es un conocido desarrollador de chips para el espacio, Imagination es el socio de Apple en el desarrollo de chips en el iPhone de Apple, y el comunicado de prensa menciona tecnologías modernas de silicio con un tamaño de transistor base de 28 nm a 10 nm.Otra compañía rusa, Baikal Electronics, también anunció en mayo el lanzamiento del microprocesador ruso de alto rendimiento.para sistemas Baikal T1 integrados. Estos ya son microcircuitos reales que Baikal comenzó a distribuir para probar a ingenieros de clientes potenciales, incluidos los extranjeros. Baikal T1 también usa unidades Imagination y se fabrica en Taiwán, pero el sistema en un chip fue diseñado en Rusia, por lo que el procesador puede llamarse ruso.
¿Significa esto que la era de los chips rusos de la misma clase que en los productos de Apple está por llegar? Realmente no. Solo hay unos pocos grupos de desarrollo como ELVIS y Baikal Electronics. Ahora, si hubiera varias docenas de ellas, y transacciones ELVIS-Imagination, varios cientos, entonces sería posible decir que Rusia no se convertiría en el próximo Estados Unidos o China en electrónica, sino al menos en el próximo Israel electrónico o Corea del Sur. La principal limitación para el crecimiento es la falta de personal calificado. A los jóvenes ingenieros de ELVIS y empresas similares solo se les enseña en unas pocas universidades rusas. ¿Cómo llevar la educación en un gran número de universidades técnicas rusas al nivel de las mejores universidades de los Estados Unidos, Europa occidental y los países desarrollados de Asia?Microprocesador de bricolajeEl primer paso es actualizar los tutoriales. Recientemente, el profesor David y Sarah Harris crearon en ruso un nuevo libro de texto para jóvenes, Digital Circuitry and Computer Architecture. Este libro de texto se distribuye gratuitamente en forma electrónica como parte de los programas educativos de Imagination Technologies, que compró los derechos de la publicación rusa de Elsevier Publishing House y organizó su traducción por un gran grupo de profesores de universidades rusas y ucranianas, trabajadores de compañías electrónicas rusas, así como ingenieros rusos de compañías europeas y americanas - Imagination , AMD, Apple y otros. El Fondo RUSNANO para Infraestructura y Programas Educativos también participó en la transferencia .
Una característica distintiva del nuevo libro de texto: presenta al estudiante el diseño de microcircuitos y la programación al mismo tiempo, como debería hacerse en la era de los sistemas complejos en un chip, y vincula todo a la práctica. Los estudiantes construyen su propio microprocesador simple y lo comparan con un microcontrolador PIC32 Microchip industrial real. Pero, ¿cómo es posible que un estudiante haga un chip? Después de todo, la tarifa inicial para la producción de un lote comercial de chips en una fábrica como la TSMC taiwanesa (nota al pie: Taiwan Semiconductor Manufacturing Company), por regla general, supera el millón de dólares.
La respuesta es una tecnología llamada FPGA (abreviatura de matriz de compuerta programable en campo, "matrices de compuerta programable por el usuario"). Estos son microcircuitos especiales, que son matrices de células, funciones lógicas y conexiones entre las cuales se pueden cambiar muchas veces después de la fabricación. Son mucho más caros y más lentos que los chips especializados convencionales, pero para ellos no hay un "pago inicial" para la producción. Ahora hay juntas estudiantiles con FPGA que cuestan menos de $ 100, por lo que los estudiantes y las universidades ya no necesitan gastar grandes cantidades de dinero para experimentar. Además, puede cambiar ilimitadamente el circuito electrónico formado en FPGA, simplemente cambiando su memoria de configuración a través de un cable conectado a una computadora. En términos de flexibilidad, esto es similar a la programación,aunque la esencia es diferente: en la programación, la secuencia de instrucciones del procesador (programa, software) cambia, y en FPGA puede cambiar el procesador en sí (hardware, hardware).Estudiante vs. SamsungBueno, usando un libro de texto de Harris y una placa basada en FPGA, los estudiantes pueden diseñar microprocesadores y periféricos simples. Pero los sistemas comerciales en un chip utilizan unidades de microprocesador desarrolladas en la industria, cuyas licencias cuestan cientos de miles y millones de dólares. ¿Cómo pueden los estudiantes acceder y experimentar con tales bloques sin obligar a las universidades a comprar licencias comerciales? La respuesta fue la iniciativa MIPSfpga de Imagination , anunciada esta primavera, que recibió inmediatamente excelentes comentarios del presidente de la Universidad de Stanford, John Hennessy, profesores del Imperial College de Londres, y Keio, la universidad más antigua de Japón.MIPSfpga es una versión universitaria gratuita del núcleo del microprocesador MIPS microAptiv UP. Es precisamente este núcleo MIPS el que se utiliza en la nueva plataforma Samsung ARTIK 1, que Samsung anunció en la última conferencia IOT World en San Francisco. Con la introducción de MIPSfpga en las universidades, los estudiantes no solo pueden usar chips listos para usar como ARTIK 1, sino también obtener acceso al código fuente (en el idioma de la descripción del hardware Verilog) del mismo núcleo del procesador, que utilizan los propios ingenieros de Samsung en su producto . Además, después de experimentar con MIPSfpga, los estudiantes teóricamente pueden recaudar dinero de los capitalistas de riesgo y crear un microcircuito comercial que pueda competir directamente contra el propio Samsung.www.artik.io/hardware/artik-1
(12 12 ) Samsung ARTIK 1 — MIPS microAptiv UP UC, . “ ” ( — The Internet of Things, “ ”).
MIPSfpga 25 Register Transfer Level (RTL, ). , Verilog, (logic synthesis) ; (static timing analysis) , , (place-and-route) .
FPGA es bueno, pero ¿puede un estudiante ver un microchip hecho en fábrica con su propio diseño? Según David Harris, “MOSIS está disponible para tales necesidades en los EE. UU., Y Europractice está disponible en Europa. MOSIS forma la denominada oblea de proyectos múltiples (MPW), un formulario de pedido para la producción a pequeña escala, cuando varios circuitos integrados diferentes desarrollados por equipos de diferentes organizaciones se fabrican en una oblea de semiconductores. MOSIS tiene un horario cuando las universidades pueden enviarles "planos" (archivos GDSII) y pueden enviarlos a las fábricas. Dicha producción es gratuita para las necesidades educativas y ofrece precios muy atractivos para las necesidades de investigación. Esto permite que tanto estudiantes como investigadores reciban los resultados de su trabajo en forma de microcircuitos listos para usar ".Teóricamente, el gobierno ruso podría hacer el mismo servicio para las fábricas de Zelenograd Mikron y Angstrom. Estas fábricas no son tan avanzadas como la TSMC taiwanesa: utilizan equipos usados adquiridos de ST, AMD e IBM, capaces de producir solo chips de 90 nanómetros. Pero esto no significa que no se puedan fabricar productos avanzados en estas fábricas. Por ejemplo, los populares microcontroladores STM32 franco-italianos basados en el procesador británico ARM Cortex M4 están hechos con esta tecnología.Además, según David Harris, “no se necesita nada avanzado para fines de capacitación. Un transistor es siempre un transistor, que es de 10 micras (10 micras o 10.000 nanómetros; esta es la tecnología con la que se fabricó el primer microprocesador Intel 4004 en 1971), que es de 90 nanómetros, que son 10 nanómetros ”. La fábrica más moderna cuesta $ 5-6 mil millones, la fábrica en Zelenograd - $ 600 millones, pero si se propone mostrar a los estudiantes cómo producir un transistor, entonces la universidad necesita comprar varios millones de equipos adicionales de alguna fábrica antigua, aunque después de eso debe pagar productos químicos, ventilación y equipo de seguridad ".Por otro lado, según David Harris, "no creo que un buen diseñador necesite experiencia laboral directa. Aunque tal experiencia es, por supuesto, una ventaja ”.Consejos para RusiaVarios participantes en el seminario MIPSfpga de Los Ángeles respondieron preguntas sobre lo que se puede hacer en Rusia.Jason Wong, gerente de programas educativos de Xilinx, que es el líder del mercado FPGA, cree que el programa de desarrollo educativo debe adaptarse a la cultura de cada país: "no sabemos qué funcionará en Rusia, pero podemos decir que funcionó en otros países". "Su colega de Xilinx, el Dr. Parimal Patel, explicó: “En India, como en Rusia, los estudiantes están bien educados en matemáticas y física. El gobierno ha seleccionado varias universidades líderes que han preparado cursos para el resto en pocos años. Después de 5-6 años, el sistema comenzó a producir los primeros resultados ".Jason Wong agregó: “Se han tomado medidas similares en China. Al mismo tiempo, el gobierno exigió informes de las universidades en forma de planes quinquenales. Quizás Rusia debería adoptar el plan quinquenal. ¿Fueron inventados en Rusia? (Risas) Tal vez ".El profesor Daniel Chaver de la Universidad Complutense de Madrid más grande no ve la necesidad de programas especiales; desde su punto de vista, expandir la enseñanza de la electrónica es puramente una cuestión de dinero, del gobierno o de los ingresos de la educación paga en las universidades. En el ecosistema ya desarrollado de Europa occidental, la priorización de ciertas áreas ocurre naturalmente, de acuerdo con las leyes del mercado para trabajos accesibles, habilidades y deseos de los estudiantes.La profesora Sarah Harris, de la Universidad de Nevada en Las Vegas, una de las desarrolladoras de MIPSfpga y coautora del libro de texto de electrónica, cree que el estado debería dar a los profesores la oportunidad de crear programas de capacitación, pero al mismo tiempo los programas deberían estar vinculados a la práctica: los estudiantes deben construir cosas tangibles.El profesor de Harvey Mudd College, David Harris, coautor del tutorial y MIPSfpga, anteriormente uno de los desarrolladores de Intel Pentium y otros chips, concluyó: "Los maestros que luchan por la excelencia con un presupuesto relativamente pequeño pueden preparar a los jóvenes que se convertirán en futuros líderes tecnológicos". .
- Si le gustó mi texto y, al mismo tiempo, vive en Moscú, puede unirse a la virtualización en solo unos días. El grupo de virtualización de vanguardia (incluido yo) se reúne a las 12 del mediodía del domingo 25 de octubre, en la salida del metro Smolenskaya de la línea de metro azul. Después de eso, vamos a cenar a las 3 p.m.en Jean-Jacques en Nikitsky Boulevard para reposicionar a Jean-Jacques del lugar de reunión de humanitarios creativos al lugar de reunión de lectores duros y lectores de mis publicaciones sobre los temas de la industria microelectrónica.Aquí hay imágenes de virtualizaciones anteriores:
Source: https://habr.com/ru/post/es385443/
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