🧙🏻 🌯 ☝🏾 रूस में माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक कैसे विकसित करें और आईफोन को हराएं 🐔 🧕🏿 🕌

आधुनिक गैजेट्स का आधार "सिस्टम ऑन ए चिप" (SoC, अंग्रेजी सिस्टम ऑन चिप, SoC) बनाने की तकनीक है। 21 वीं सदी के इस काले जादू को रूसी छात्रों को कैसे पढ़ाया जाए? यह लॉस एंजिल्स के उपनगरों में वसंत में, Apple iPhone के आंतरिक लोगों के डेवलपर्स में से एक , ब्रिटिश कंपनी इमेजिनेशन टेक्नोलॉजीज द्वारा आयोजित सेमिनारों में चर्चा की गई थी । एक सप्ताह में, रूस में एक ही सेमिनार आयोजित किया जाएगा - उनके संगठन के लिए, कल्पना ने प्रमुख रूसी विश्वविद्यालयों - मास्को स्टेट यूनिवर्सिटी, एमईपीएचआई, एमआईईटी और आईटीएमओ के साथ-साथ माइक्रोकंट्रोलर्स के प्रसिद्ध निर्माता, एरिज़ोना-आधारित कंपनियों माइक्रोचिप टेक्नोलॉजी के साथ सहयोग किया । अक्टूबर 26-30 के सेमिनारों के सप्ताह के अलावा, समारा एयरोस्पेस (5 नवंबर) और मास्को इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स एंड टेक्नोलॉजी (9 नवंबर) में एक समान प्रारूप में सेमिनार आयोजित किए जाएंगे।

सॉसेज और

आईफोन बुत यह कथन कि रूस में आईफ़ोन नहीं बने हैं, हमारे समय के 40 साल पहले के समान सांस्कृतिक क्लीशे बन गए हैं - पश्चिमी सॉसेज की लगभग 50 किस्में जो सोवियत किराना स्टोर में नहीं थीं। ऐसा नहीं है कि कुछ समय पहले, रूसी रशियन योताफोन फोन आलोचकों की सभी दलीलों को दूर नहीं करते हैं, क्योंकि ये फोन उन माइक्रोक्राइक्यूट्स पर बनाए गए हैं जो अन्य देशों में डिजाइन और निर्मित किए गए थे।

यह कहना नहीं है कि रूसी मोर्चे पर, उनके iPhones और अन्य गैजेट्स के लिए चिप्स पूरी तरह से निराशाजनक हैं। मई में, रूसी कंपनियों ELVIS और ब्रिटिश कंपनी इमेजिनेशन टेक्नोलॉजीज के एक समूह ने एक संयुक्त प्रेस विज्ञप्ति जारी की, जिसने संयुक्त माइक्रोक्रिस्किट्स (एक चिप पर सिस्टम) बनाने की योजना का वर्णन किया, जिसमें लंदन और कैलिफोर्निया में विकसित दोनों ब्लॉक और ज़ेलेनोग्राड, मॉस्को क्षेत्र में विकसित ब्लॉक शामिल होंगे। इसी समय, ईएलवीआईएस अंतरिक्ष के लिए चिप्स का एक प्रसिद्ध डेवलपर है, इमेजिनेशन ऐप्पल आईफोन में चिप्स के विकास में ऐप्पल का साझेदार है, और प्रेस रिलीज में 28nm-10nm के आधार ट्रांजिस्टर आकार के साथ आधुनिक सिलिकॉन प्रौद्योगिकियों का उल्लेख है।

एक अन्य रूसी कंपनी बैकल इलेक्ट्रॉनिक्स ने भी मई में रूसी उच्च प्रदर्शन वाले माइक्रोप्रोसेसर को जारी करने की घोषणा कीएम्बेडेड बाइकाल टी 1 सिस्टम के लिए। ये पहले से ही वास्तविक माइक्रोक्रेसीट हैं जो बैकल ने विदेशी सहित, संभावित ग्राहकों के इंजीनियरों को परीक्षण के लिए वितरित करना शुरू कर दिया। बाइकाल टी 1 भी कल्पना इकाइयों का उपयोग करता है और ताइवान में निर्मित है, लेकिन एक चिप पर सिस्टम रूस में डिज़ाइन किया गया था, इसलिए प्रोसेसर को रूसी कहा जा सकता है।

क्या इसका मतलब यह है कि एप्पल उत्पादों में उसी वर्ग के रूसी चिप्स का युग आने वाला है? ज़रुरी नहीं। ELVIS और बाइकाल इलेक्ट्रॉनिक्स जैसे कुछ ही विकास समूह हैं। अब, यदि उनमें से कई दर्जन थे, और ईएलवीआईएस-इमेजिनेशन लेनदेन - कई सौ - तो यह कहना संभव होगा कि रूस इलेक्ट्रॉनिक्स में अगला यूएसए या चीन नहीं बन जाएगा, लेकिन कम से कम अगले इलेक्ट्रॉनिक इसराइल या दक्षिण कोरिया। विकास पर मुख्य बाधा योग्य कर्मियों की कमी है। ELVIS और इसी तरह की कंपनियों के लिए युवा इंजीनियरों को केवल कुछ रूसी विश्वविद्यालयों में पढ़ाया जाता है। संयुक्त राज्य अमेरिका, पश्चिमी यूरोप और एशिया के विकसित देशों में सबसे बड़े विश्वविद्यालयों के स्तर पर बड़ी संख्या में रूसी तकनीकी विश्वविद्यालयों में शिक्षा कैसे लाई जाए?

DIY माइक्रोप्रोसेसर

ट्यूटोरियल को अपडेट करने के लिए पहला कदम है। हाल ही में, प्रो डेविड और सारा हैरिस द्वारा रूसी में एक नई जूनियर पाठ्यपुस्तक, डिजिटल सर्किटरी और कंप्यूटर आर्किटेक्चर बनाया गया था। यह पाठ्यपुस्तक इमेजिनेशन टेक्नोलॉजीज के शैक्षिक कार्यक्रमों के हिस्से के रूप में इलेक्ट्रॉनिक रूप में नि: शुल्क वितरित की जाती है, जिसने एल्सेवियर पब्लिशिंग हाउस से रूसी प्रकाशन के अधिकारों को खरीदा और रूसी और यूक्रेनी विश्वविद्यालयों के प्रोफेसरों के एक बड़े समूह द्वारा इसका आयोजन किया, रूसी इलेक्ट्रॉनिक कंपनियों के श्रमिकों के साथ-साथ यूरोपीय और अमेरिकी कंपनियों के रूसी इंजीनियरों - कल्पना। , AMD, Apple और अन्य। इंफ्रास्ट्रक्चर एंड एजुकेशनल प्रोग्राम्स के लिए RUSNANO फंड ने भी ट्रांसफर में हिस्सा लिया ।

नई पाठ्यपुस्तक की एक विशिष्ट विशेषता - एक ही समय में छात्र को माइक्रोकिरेट्स और प्रोग्रामिंग के डिजाइन से परिचित कराती है, क्योंकि यह एक चिप पर जटिल प्रणालियों के युग में किया जाना चाहिए, और अभ्यास करने के लिए सब कुछ बाँधता है। छात्र अपने स्वयं के सरल माइक्रोप्रोसेसर का निर्माण करते हैं और इसकी तुलना एक वास्तविक औद्योगिक माइक्रोचिप PIC32 माइक्रोकंट्रोलर से करते हैं। लेकिन यह कैसे संभव है - एक छात्र के लिए एक चिप बनाने के लिए? आखिरकार, एक कारखाने में माइक्रोचिप्स के वाणिज्यिक बैच के उत्पादन के लिए प्रारंभिक शुल्क जैसे कि ताइवानी टीएसएमसी (फुटनोट: ताइवान सेमीकंडक्टर मैन्युफैक्चरिंग कंपनी) आमतौर पर एक मिलियन डॉलर से अधिक है।

उत्तर एक तकनीक है जिसे FPGA कहा जाता है (फील्ड प्रोग्रामेबल गेट ऐरे के लिए छोटा, "यूजर-प्रोग्रामेबल गेट एरे")। ये विशेष माइक्रोकिरिट्स हैं, जो कोशिकाओं, तार्किक कार्यों और कनेक्शन के मैट्रिक्स हैं, जिनके निर्माण के बाद कई बार बदला जा सकता है। वे पारंपरिक विशेष चिप्स की तुलना में बहुत अधिक महंगे और धीमे हैं, लेकिन उनके लिए उत्पादन के लिए "डाउन पेमेंट" नहीं है। FPGAs के साथ अब छात्र बोर्ड हैं जिनकी लागत $ 100 से कम है, इसलिए छात्रों और विश्वविद्यालयों को अब प्रयोग करने के लिए बड़ी मात्रा में धनराशि देने की आवश्यकता नहीं है। इसके अलावा, यह FPGA में गठित इलेक्ट्रॉनिक सर्किट को असीमित रूप से बदल सकता है, बस एक कंप्यूटर से जुड़ी केबल के माध्यम से इसकी कॉन्फ़िगरेशन मेमोरी को बदल सकता है। लचीलेपन के मामले में, यह प्रोग्रामिंग के समान है,हालांकि सार अलग है - प्रोग्रामिंग में, प्रोसेसर निर्देश (प्रोग्राम, सॉफ़्टवेयर) का क्रम बदलता है, और FPGA में आप प्रोसेसर को स्वयं (हार्डवेयर, हार्डवेयर) बदल सकते हैं।

छात्र बनाम सैमसंग

खैर, हैरिस पाठ्यपुस्तक और एक एफपीजीए-आधारित बोर्ड का उपयोग करके, छात्र सरल माइक्रोप्रोसेसर और बाह्य उपकरणों को डिजाइन कर सकते हैं। लेकिन एक चिप पर वाणिज्यिक प्रणाली उद्योग में विकसित माइक्रोप्रोसेसर इकाइयों का उपयोग करती है, जिसके लिए लाइसेंस की लागत हजारों और लाखों डॉलर होती है। वाणिज्यिक लाइसेंस खरीदने के लिए विश्वविद्यालयों को मजबूर किए बिना ऐसे ब्लॉक के साथ छात्र कैसे पहुंच और प्रयोग कर सकते हैं? प्रतिक्रिया थी इमेजिनेशन की MIPSfpga पहल , इस वसंत की घोषणा की, जिसे तुरंत स्टैनफोर्ड यूनिवर्सिटी के अध्यक्ष जॉन हेनेसी, इंपीरियल कॉलेज लंदन के प्रोफेसरों, और केयो, जापान के सबसे पुराने विश्वविद्यालय से बड़ी प्रतिक्रिया मिली।

MIPSfpga MIPS microAptiv UP माइक्रोप्रोसेसर कोर का एक मुक्त विश्वविद्यालय संस्करण है। यह वास्तव में यह MIPS कोर है जो नए सैमसंग ARTIK 1 प्लेटफॉर्म में उपयोग किया जाता है, जिसे सैमसंग ने सैन फ्रांसिस्को में अंतिम IOT वर्ल्ड कॉन्फ्रेंस में घोषित किया था। विश्वविद्यालयों में MIPSfpga की शुरुआत के साथ, छात्र न केवल ARTIK 1 की तरह तैयार चिप्स का उपयोग कर सकते हैं, बल्कि एक ही प्रोसेसर कोर के स्रोत कोड (Verilog हार्डवेयर विवरण की भाषा में) तक पहुंच प्राप्त कर सकते हैं, जिसका उपयोग स्वयं सैमसंग इंजीनियर अपने उत्पाद में करते हैं। । इसके अलावा, MIPSfpga के साथ प्रयोग करने के बाद, छात्र सैद्धांतिक रूप से उद्यम पूंजीपतियों से धन जुटा सकते हैं और एक वाणिज्यिक माइक्रोकिरिट बना सकते हैं जो सीधे सैमसंग के खिलाफ प्रतिस्पर्धा कर सकते हैं।

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 अच्छा है, लेकिन क्या कोई छात्र अपने स्वयं के डिजाइन का कारखाना निर्मित माइक्रोचिप देख सकता है? डेविड हैरिस के अनुसार, “अमेरिका में ऐसी जरूरतों के लिए MOSIS उपलब्ध है, और यूरोप में यूरोप प्रैक्टिस उपलब्ध है। MOSIS तथाकथित मल्टी-प्रोजेक्ट वेफर (MPW) बनाता है - छोटे पैमाने पर उत्पादन के लिए एक ऑर्डर फॉर्म, जब विभिन्न संगठनों से टीमों द्वारा विकसित कई अलग-अलग एकीकृत सर्किट एक अर्धचालक वेफर पर निर्मित होते हैं। MOSIS का एक शेड्यूल है जब विश्वविद्यालय उन्हें "ब्लूप्रिंट" (GDSII फ़ाइलें) भेज सकते हैं और वे उन्हें कारखानों में भेज सकते हैं। ऐसा उत्पादन शैक्षिक आवश्यकताओं के लिए स्वतंत्र है और अनुसंधान की जरूरतों के लिए बहुत आकर्षक मूल्य प्रदान करता है। यह छात्रों और शोधकर्ताओं दोनों को तैयार किए गए माइक्रोक्रेसीपेट्स के रूप में अपने काम के परिणाम प्राप्त करने की अनुमति देता है। ”

सैद्धांतिक रूप से, रूसी सरकार ज़ेलेनोग्राड कारखानों मिक्रोन और एंगस्ट्रॉम के लिए एक ही सेवा कर सकती थी। ये कारखाने ताइवानी TSMC के रूप में उन्नत नहीं हैं - वे एसटी, एएमडी और आईबीएम से खरीदे गए उपकरणों का उपयोग करते हैं, जो केवल 90 नैनोमीटर चिप्स का उत्पादन करने में सक्षम हैं। लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि इन कारखानों में उन्नत उत्पादों का निर्माण नहीं किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, ब्रिटिश एआरएम कॉर्टेक्स एम 4 प्रोसेसर पर आधारित लोकप्रिय फ्रांसीसी-इतालवी एसटीएम 32 माइक्रोकंट्रोलर इस तकनीक पर बने हैं।

इसके अलावा, डेविड हैरिस के अनुसार, "प्रशिक्षण उद्देश्यों के लिए कुछ भी उन्नत नहीं है। एक ट्रांजिस्टर हमेशा 10 माइक्रोन ट्रांजिस्टर (10 माइक्रोन या 10,000 नैनोमीटर) वह तकनीक है जिस पर 1971 में पहली बार इंटेल 4004 माइक्रोप्रोसेसर बनाया गया था), जो 90 नैनोमीटर या 10 नैनोमीटर है। ” सबसे आधुनिक कारखाने की लागत 5-6 बिलियन डॉलर है, ज़ेलेनोग्राड में कारखाने - 600 मिलियन, लेकिन अगर आप छात्रों को एक ट्रांजिस्टर का उत्पादन करने के लिए कैसे निर्धारित करते हैं, तो विश्वविद्यालय को कुछ प्राचीन कारखाने से कई मिलियन अतिरिक्त उपकरण खरीदने की आवश्यकता है, हालांकि इसके बाद आपको भुगतान करना होगा रसायन, वेंटिलेशन और सुरक्षा उपकरण। ”

दूसरी ओर, डेविड हैरिस के अनुसार, "मुझे नहीं लगता कि एक अच्छे डिजाइनर को प्रत्यक्ष कार्य अनुभव की आवश्यकता होती है। हालांकि ऐसा अनुभव निश्चित रूप से एक प्लस है। ”

रूस के लिए युक्तियाँ

लॉस एंजिल्स MIPSfpga संगोष्ठी में कई प्रतिभागियों ने रूस में क्या किया जा सकता है के बारे में सवालों के जवाब दिए।
जेसन वोंग, Xilinx के शैक्षिक कार्यक्रम प्रबंधक, जो कि FPGA बाजार के नेता हैं, का मानना है कि शिक्षा विकास कार्यक्रम प्रत्येक देश की संस्कृति के अनुरूप होना चाहिए: “हम नहीं जानते कि रूस में क्या काम होगा, लेकिन हम यह कह सकते हैं कि यह अन्य देशों में काम करता है। "

उनके Xilinx सहयोगी, डॉ। परिमल पटेल ने समझाया: “भारत में, जैसा कि रूस में, छात्र गणित और भौतिकी में अच्छी तरह से शिक्षित हैं। सरकार ने कई प्रमुख विश्वविद्यालयों का चयन किया है, जिन्होंने कुछ वर्षों में बाकी के लिए पाठ्यक्रम तैयार किए हैं। 5-6 वर्षों के बाद, सिस्टम ने पहले परिणाम का उत्पादन शुरू किया। ”

जेसन वोंग ने कहा, “इसी तरह के उपाय चीन में किए गए हैं। उसी समय, सरकार ने पंचवर्षीय योजनाओं के रूप में विश्वविद्यालयों से रिपोर्टिंग की मांग की। शायद रूस को पंचवर्षीय योजना अपनानी चाहिए। वे रूस में आविष्कार किए गए थे? (हंसते हुए) हो सकता है। "

मैड्रिड के सबसे बड़े कॉम्प्लूटेंस विश्वविद्यालय के प्रोफेसर डैनियल चावर को विशेष कार्यक्रमों की आवश्यकता नहीं है, उनके दृष्टिकोण से, इलेक्ट्रॉनिक्स के शिक्षण का विस्तार विशुद्ध रूप से पैसे का मामला है - सरकार से या विश्वविद्यालयों में भुगतान की गई शिक्षा से आय। छात्रों के सुलभ कार्यों, क्षमताओं और इच्छाओं के लिए बाजार के कानूनों के अनुसार, पश्चिमी यूरोप के पहले से विकसित पारिस्थितिकी तंत्र में, कुछ क्षेत्रों की प्राथमिकता स्वाभाविक रूप से होती है।

MIPSfpga के डेवलपर्स और इलेक्ट्रॉनिक्स टेक्स्टबुक के सह-लेखक में से एक नेवादा विश्वविद्यालय के लास वेगास में प्रोफेसर सारा हैरिस का मानना है कि राज्य को प्रोफेसरों को खुद प्रशिक्षण कार्यक्रमों की रचना करने का अवसर देना चाहिए, लेकिन साथ ही कार्यक्रमों को अभ्यास के लिए बांधा जाना चाहिए - छात्रों को मूर्त चीजों का निर्माण करना चाहिए।

हार्वे मड कॉलेज के प्रोफेसर डेविड हैरिस, ट्यूटोरियल के सह-लेखक और MIPSfpga, जो पहले इंटेल पेंटियम और अन्य चिप्स के डेवलपर्स में से एक थे, ने निष्कर्ष निकाला: "अपेक्षाकृत छोटे बजट के साथ उत्कृष्टता के लिए प्रयास करने वाले शिक्षक युवा लोगों को तैयार कर सकते हैं जो भविष्य के प्रौद्योगिकी नेता बन जाएंगे" ।

- यदि आपको मेरा पाठ पसंद आया, और साथ ही साथ आप मास्को में रहते हैं, तो आप कुछ ही दिनों में वर्चुअलाइजेशन में शामिल हो सकते हैं। अवंत-गार्डे वर्चुअलाइजेशन समूह (मेरे सहित) रविवार 25 अक्टूबर को दोपहर 12 बजे मिलता है, ब्लू मेट्रो लाइन का स्मोलेंस्काया मेट्रो निकास। उसके बाद, हम माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उद्योग के विषयों पर हार्ड पोस्टर्स और मेरे पोस्ट के पाठकों के रचनात्मक जगह के रचनात्मक स्थान के लिए जीन-जैक्स के स्थान से जीन-जैक्स का स्थान बदलने के लिए निकित्स्की बुलेवार्ड पर जीन-जैक्स में दोपहर 3 बजे डिनर पर जाते हैं।

यहाँ पिछले वर्चुअलाइजेशन से चित्र हैं:

रूस में माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक कैसे विकसित करें और आईफोन को हराएं

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