➖ 🎅🏼 🖖🏻 Bagaimana mengembangkan mikroelektronika di Rusia dan mengalahkan iPhone 🤡 👘 🍪

Dasar dari gadget modern adalah teknologi menciptakan "sistem pada chip" (SoC, dalam bahasa Inggris System on Chip, SoC). Bagaimana cara mengajarkan ilmu hitam abad 21 ini kepada siswa Rusia? Ini dibahas pada seminar yang diselenggarakan oleh perusahaan Inggris Imagination Technologies, salah satu pengembang internal iPhone Apple , pada musim semi di pinggiran Los Angeles . Dalam seminggu, seminar yang sama akan diadakan di Rusia - untuk organisasi mereka, Imagination bekerja sama dengan universitas-universitas Rusia terkemuka - Moscow State University, MEPhI, MIET dan ITMO , serta dengan produsen mikrokontroler terkenal, perusahaan yang berbasis di Arizona, Microchip Technology. Selain minggu seminar pada 26-30 Oktober, seminar dalam format yang serupa akan diadakan di Samara Aerospace (5 November) dan di Institut Fisika dan Teknologi Moskow (9 November).

Sosis dan fetish

iPhone Pernyataan bahwa iPhone tidak dibuat di Rusia telah menjadi klise budaya yang sama dengan zaman kita 40 tahun yang lalu - cerita tentang 50 varietas sosis Barat yang tidak ada di toko bahan makanan Soviet. Ponsel Yotaphone Rusia yang baru-baru ini muncul tidak menghilangkan semua argumen kritik, karena ponsel ini dibangun di atas microchip yang dirancang dan diproduksi di negara lain.

Ini bukan untuk mengatakan bahwa di front Rusia, chip untuk iPhone dan gadget lainnya sama sekali tidak ada harapan. Pada bulan Mei, sekelompok perusahaan Rusia ELVIS dan perusahaan Inggris Imagination Technologies mengeluarkan siaran pers bersama, yang menggambarkan rencana untuk membuat sirkuit mikro bersama (sistem pada sebuah chip), yang akan berisi kedua blok yang dikembangkan di London dan California, dan blok yang dikembangkan di Zelenograd, Wilayah Moskow. Pada saat yang sama, ELVIS adalah pengembang chip untuk ruang yang terkenal, Imagination adalah mitra Apple dalam pengembangan chip di iPhone Apple, dan siaran pers menyebutkan teknologi silikon modern dengan basis transistor ukuran 28nm-10nm.

Perusahaan Rusia lainnya, Baikal Electronics, juga pada Mei lalu mengumumkan rilis mikroprosesor Rusia berkinerja tinggiuntuk sistem Baikal T1 tertanam. Ini sudah merupakan sirkuit mikro nyata yang Baikal mulai distribusikan untuk pengujian kepada insinyur pelanggan potensial, termasuk yang asing. Baikal T1 juga menggunakan unit Imajinasi dan diproduksi di Taiwan, tetapi sistem pada sebuah chip dirancang di Rusia, sehingga prosesor dapat disebut Rusia.

Apakah ini berarti bahwa era keripik Rusia dari kelas yang sama dengan produk Apple akan segera datang? Tidak juga. Hanya ada beberapa grup pengembangan seperti ELVIS dan Baikal Electronics. Sekarang, jika ada beberapa lusin dari mereka, dan transaksi ELVIS-Imajinasi - beberapa ratus - maka akan mungkin untuk mengatakan bahwa Rusia akan menjadi bukan AS atau Cina berikutnya dalam elektronik, tetapi setidaknya Israel elektronik berikutnya atau Korea Selatan. Kendala utama pada pertumbuhan adalah kurangnya personel yang berkualitas. Insinyur muda untuk ELVIS dan perusahaan sejenis hanya diajarkan di beberapa universitas Rusia. Bagaimana cara membawa pendidikan di sejumlah besar universitas teknik Rusia ke tingkat universitas terbaik di AS, Eropa Barat dan negara-negara maju di Asia?

Mikroprosesor DIY

Langkah pertama adalah memperbarui tutorial. Baru-baru ini, buku teks junior baru, Sirkuit Digital dan Arsitektur Komputer, dibuat dalam bahasa Rusia oleh Prof. David dan Sarah Harris. Buku teks ini didistribusikan secara gratis dalam bentuk elektronik sebagai bagian dari program pendidikan Imagination Technologies, yang membeli hak publikasi Rusia dari Elsevier Publishing House dan mengatur terjemahannya oleh sekelompok besar profesor dari universitas Rusia dan Ukraina, karyawan perusahaan elektronik Rusia, serta insinyur Rusia dari perusahaan Eropa dan Amerika - Imajinasi , AMD, Apple dan lainnya. RUSNANO Dana untuk Infrastruktur dan Program Pendidikan juga berpartisipasi dalam transfer .

Fitur khusus dari buku teks baru - memperkenalkan siswa pada desain sirkuit mikro dan pemrograman pada saat yang sama, seperti yang harus dilakukan di era sistem yang kompleks pada sebuah chip, dan mengikat semuanya untuk dipraktikkan. Siswa membangun mikroprosesor sederhana mereka sendiri dan membandingkannya dengan mikrokontroler Microchip PIC32 industri nyata. Tetapi bagaimana mungkin - bagi seorang siswa untuk membuat chip? Setelah semua, biaya awal untuk produksi batch komersial chip di pabrik seperti TSMC Taiwan (catatan kaki: Taiwan Semiconductor Manufacturing Company), sebagai aturan, melebihi satu juta dolar.

Jawabannya adalah teknologi yang disebut FPGA (kependekan dari field gate programmable field, "user-programmable gate array"). Ini adalah sirkuit mikro khusus, yang merupakan matriks sel, fungsi logis dan koneksi yang dapat diubah berkali-kali setelah pembuatan. Mereka jauh lebih mahal dan lebih lambat daripada chip khusus konvensional, tetapi bagi mereka tidak ada "uang muka" untuk produksi. Sekarang ada papan siswa dengan FPGA yang harganya kurang dari $ 100, sehingga siswa dan universitas tidak perlu lagi mengeluarkan banyak uang untuk bereksperimen. Selain itu, ia dapat mengubah sirkuit elektronik yang terbentuk dalam FPGA tanpa batas, hanya mengubah memori konfigurasinya melalui kabel yang terhubung ke komputer. Dalam hal fleksibilitas, ini mirip dengan pemrograman,meskipun esensinya berbeda - dalam pemrograman, urutan instruksi prosesor (program, perangkat lunak) berubah, dan dalam FPGA Anda dapat mengubah prosesor itu sendiri (perangkat keras, perangkat keras).

Student vs. Samsung

Well, menggunakan buku teks Harris dan papan berbasis FPGA, siswa dapat merancang mikroprosesor dan periferal sederhana. Tetapi sistem komersial pada chip menggunakan unit mikroprosesor yang dikembangkan dalam industri, lisensi yang harganya ratusan ribu dan jutaan dolar. Bagaimana siswa dapat mengakses dan bereksperimen dengan blok seperti itu tanpa memaksa universitas membeli lisensi komersial? Tanggapannya adalah inisiatif MIPSfpga Imagination , mengumumkan musim semi ini, yang segera menerima umpan balik yang besar dari Presiden Universitas Stanford John Hennessy, profesor dari Imperial College London, dan Keio, universitas tertua di Jepang.

MIPSfpga adalah versi universitas gratis dari inti mikroprosesor MIPS microAptiv UP. Inti MIPS ini digunakan dalam platform Samsung ARTIK 1 yang baru, yang diumumkan Samsung pada konferensi Dunia IOT terakhir di San Francisco. Dengan diperkenalkannya MIPSfpga di universitas, siswa tidak hanya dapat menggunakan chip yang sudah jadi seperti ARTIK 1, tetapi juga mendapatkan akses ke kode sumber (dalam bahasa deskripsi perangkat keras Verilog) dari inti prosesor yang sama, yang digunakan oleh insinyur Samsung sendiri dalam produk mereka . Selain itu, setelah bereksperimen dengan MIPSfpga, siswa secara teoritis dapat mengumpulkan uang dari pemodal ventura dan membuat lingkaran mikro komersial yang dapat bersaing langsung dengan Samsung itu sendiri.

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 itu bagus, tetapi bisakah seorang siswa melihat microchip buatan pabrik dari desain mereka sendiri? Menurut David Harris, “MOSIS tersedia untuk kebutuhan seperti itu di AS, dan Europractice tersedia di Eropa. MOSIS membentuk apa yang disebut Multi-Project Wafer (MPW) - bentuk pesanan untuk produksi skala kecil, ketika beberapa sirkuit terpadu berbeda yang dikembangkan oleh tim dari organisasi yang berbeda diproduksi pada wafer semikonduktor. MOSIS memiliki jadwal ketika universitas dapat mengirim mereka "cetak biru" (file GDSII) dan mereka dapat mengirimnya ke pabrik. Produksi semacam itu gratis untuk kebutuhan pendidikan dan memberikan harga yang sangat menarik untuk kebutuhan penelitian. Hal ini memungkinkan siswa dan peneliti untuk menerima hasil pekerjaan mereka dalam bentuk sirkuit mikro yang sudah jadi. ”

Secara teoritis, pemerintah Rusia dapat melakukan layanan yang sama untuk pabrik Zelenograd, Mikron dan Angstrom. Pabrik-pabrik ini tidak semaju TSMC Taiwan - mereka menggunakan peralatan bekas yang dibeli dari ST, AMD dan IBM, yang hanya mampu menghasilkan 90 chip nanometer. Tetapi ini tidak berarti bahwa produk-produk canggih tidak dapat diproduksi di pabrik-pabrik ini. Sebagai contoh, mikrokontroler STM32 Prancis-Italia yang populer berbasis pada prosesor ARM Cortex M4 Inggris dibuat pada teknologi ini.

Selain itu, menurut David Harris, “Tidak ada yang maju diperlukan untuk tujuan pelatihan. Transistor selalu merupakan transistor, yaitu 10 mikron (10 mikron atau 10.000 nanometer - ini adalah teknologi di mana mikroprosesor Intel 4004 pertama dibuat pada tahun 1971), yaitu 90 nanometer, yaitu 10 nanometer. ” Pabrik yang paling modern harganya $ 5-6 miliar, pabrik di Zelenograd - $ 600 juta, tetapi jika Anda berangkat untuk menunjukkan kepada siswa bagaimana cara menghasilkan transistor, maka universitas perlu membeli beberapa juta peralatan tambahan dari beberapa pabrik kuno, walaupun setelah itu Anda harus membayar untuk bahan kimia, ventilasi, dan peralatan keselamatan. "

Di sisi lain, menurut David Harris, “Saya tidak berpikir bahwa seorang desainer yang baik membutuhkan pengalaman kerja langsung. Meskipun pengalaman seperti itu tentu saja merupakan nilai tambah. "

Kiat untuk Rusia

Beberapa peserta dalam seminar MIPSfpga Los Angeles menjawab pertanyaan tentang apa yang dapat dilakukan di Rusia.
Jason Wong, manajer program pendidikan di Xilinx, yang merupakan pemimpin pasar FPGA, percaya bahwa program pengembangan pendidikan harus disesuaikan dengan budaya masing-masing negara: “kami tidak tahu apa yang akan berhasil di Rusia, tetapi kami dapat mengatakan bahwa itu bekerja di negara lain. "

Rekan Xilinx-nya, Dr. Parimal Patel, menjelaskan: “Di India, seperti halnya di Rusia, siswa dididik dengan baik dalam matematika dan fisika. Pemerintah telah memilih beberapa universitas terkemuka yang telah menyiapkan kursus untuk sisanya dalam beberapa tahun. Setelah 5-6 tahun, sistem mulai menghasilkan hasil pertama. "

Jason Wong menambahkan, “Tindakan serupa telah diambil di Tiongkok. Pada saat yang sama, pemerintah menuntut pelaporan dari universitas dalam bentuk rencana lima tahun. Mungkin Rusia harus mengadopsi rencana lima tahun. Mereka ditemukan di Rusia? (Tertawa) Mungkin. "

Profesor Daniel Chaver dari Complutense University of Madrid terbesar tidak melihat perlunya program khusus, dari sudut pandangnya, memperluas pengajaran elektronik hanyalah masalah uang - dari pemerintah atau pendapatan dari pendidikan berbayar di universitas. Dalam ekosistem Eropa Barat yang sudah berkembang, penentuan prioritas wilayah tertentu terjadi secara alami, sesuai dengan hukum pasar untuk pekerjaan yang dapat diakses, kemampuan dan keinginan siswa.

Profesor Sarah Harris dari University of Nevada di Las Vegas, salah satu pengembang MIPSfpga dan rekan penulis buku elektronik, percaya bahwa negara harus memberi para profesor kesempatan untuk menyusun program pelatihan sendiri, tetapi pada saat yang sama program harus dikaitkan dengan praktik - siswa harus membangun hal-hal nyata.

Harvey Mudd College Profesor David Harris, co-penulis tutorial dan MIPSfpga, sebelumnya salah satu pengembang Intel Pentium dan chip lainnya, menyimpulkan: "Guru yang berusaha untuk keunggulan dengan anggaran yang relatif kecil dapat mempersiapkan kaum muda yang akan menjadi pemimpin teknologi masa depan" .

- Jika Anda menyukai teks saya, dan pada saat yang sama Anda tinggal di Moskow, Anda dapat bergabung dalam virtualisasi hanya dalam beberapa hari. Kelompok virtualisasi avant-garde (termasuk saya) bertemu pukul 12 siang pada hari Minggu 25 Oktober, pintu keluar metro Smolenskaya dari jalur metro biru. Setelah itu, kami pergi makan malam pada pukul 3 sore di Jean-Jacques di Nikitsky Boulevard untuk memposisikan Jean-Jacques dari tempat pertemuan para humanitarian kreatif ke tempat pertemuan para pembaca keras dan pembaca posting saya mengenai topik-topik industri mikroelektronika.

Berikut adalah gambar dari virtualisasi sebelumnya:

Bagaimana mengembangkan mikroelektronika di Rusia dan mengalahkan iPhone

More articles: