Компания МЦСТ, разработчик оригинальных процессоров «Эльбрус», 3 июля объявила о раскрытии исходных кодов ядра Linux и ряда программных инструментов, обеспечивающих работу с архитектурой этой платформы.

Данное решение означает принципиальную смену траектории развития МЦСТ. Буквально пять лет назад это была закрытая вертикально интегрированная компания, ориентированная практически на одного заказчика. В такой конфигурации невозможно поддерживать высокий темп технологического развития. Чтобы конкурировать с другими технологиями, нужно расширять охват рынка. И МЦСТ решилась на первый этап трансформации, сконцентрировавшись на разработке процессоров и уступив часть возможностей партнерам, начавшим разрабатывать готовые программные решения для архитектуры «Эльбрус».

Теперь компания делает следующий шаг, переходя от узко коммерческих схем взаимодействия с партнерами к модели экосистемы, в рамках которой, строго говоря, ее участники друг другу ничем не обязаны. Партнеры могут взять открытый код, подготовленный МЦСТ, использовать его в своей области применения и выложить результат обратно в «сообщество», в котором, заметим, могут присутствовать и их конкуренты.

Казалось бы, прямой коммерческой выгоды от участия в этом «клубе вольных программистов» не просматривается. Нужен длинный вижн и мужество меняться, ведь в привычной закрытой модели жить гораздо спокойнее. Формирование модели коммерциализации в схеме открытой экосистемы связан, скорее, с выходом базового разработчика платформы в сервисы и техническую поддержку работы своих процессоров.

Мы встретились с руководителем Ассоциации российских разработчиков и производителей электроники (АРПЭ) Иваном Покровским, чтобы обсудить, каким образом стратегическое решение МЦСТ задает новый тренд в развитии российской микроэлектронной отрасли.

По мнению нашего собеседника, потенциальный эффект решения МЦСТ еще шире — речь идет о формировании добровольной коалиции партнеров, способных предложить альтернативу технологической колее RISC-архитектур (с короткой командной строкой), заданной успехом британского IP-вендора ARM, который практически монополизировал рынок процессоров для мобильных устройств. Дело в том, что особенности архитектуры «Эльбрус», основанной на длинной командной строке (VLIW), позволяют преодолеть ряд родовых ограничений RISC-процессоров, в частности экспоненциальный рост сложности процессоров при росте требований к производительности вычислений.

— Иван Александрович, первый вопрос — рамочный, чтобы понять контекст: что произошло в российской микроэлектронной отрасли после февраля 2022 года?

— Самое главное — санкционные ограничения вынудили крупнейших поставщиков оборудования начать переход от торговли импортом к созданию собственных продуктов. Этот фактор более значимый, чем государственное регулирование и программы импортозамещения. Торговые компании и интеграторы, которые обеспечивали основные каналы поставок продукции зарубежных вендоров, трансформируются в российских владельцев продукта, постепенно вживаются в непривычную для себя самостоятельную роль без направляющей линии от глобальных корпораций.

С этим процессом перехода торгового бизнеса в промышленность конкурирует процесс «китаизации». Проще остаться в торговле и перестроить каналы поставок с продукции западных вендоров на китайские. Здесь каждый делает свой выбор — быстрый возврат инвестиций на параллельном импорте из Китая, или длинные инвестиции в собственный продукт с накоплением компетенций в производстве и разработке, или комбинация этих подходов в разных пропорциях и сочетаниях.

Заказчики тоже видят этот выбор. Их краткосрочная задача замещения западных брендов на доступные альтернативы ведет в Китай, а долгосрочная задача создания доверенных решений, обеспечения безопасности и технологической независимости ведет к собственным разработкам, управлению требованиями и жизненными циклом используемой продукции.

В 2022 году нужно было срочно затыкать дыры, отрасль сильно качнуло в сторону «китаизации», поскольку процесс разработки и расширения производства длительный. В 2023 году разработка стала набирать обороты, а в поставках китайской продукции стали появляться новые ограничения и риски. В результате выпуск собственной продукции в отрасли в текущих ценах вырос за последние два года в полтора раза.

— Что вы включаете в эту цифру — только аппаратные решения или программное обеспечение тоже?

— Я имею в виду выпуск электронного оборудования, включая встроенный софт. Пока мы наблюдаем первый этап перехода к созданию собственной продукции. Его содержанием является локализация производства. Не имея компетенций в разработке собственных программно-аппаратных решений, российские компании отрасли приобретают конструкторскую документацию зарубежных партнеров на решения, максимально близкие к тем, к которым привыкли заказчики.

Этажи локализации

— У кого и как приобретается эта документация? Разве продавцы не рискуют подпасть под санкции США?

— В качестве партнеров выступают, как правило, ODM-компании из Китая, Тайваня и некоторых других стран (ODM, original design manufacturer — контрактный производитель и разработчик изделия по заказу и под маркой заказчика. — «Монокль»). Практически весь мировой рынок компьютерной техники сегмента B2C — персональные компьютеры, ноутбуки, смартфоны — выпускаются в рамках такой модели. И если мы возьмем реестр российской радиоэлектронной продукции, который по 719-му постановлению ведет Минпромторг, значительная часть продукции в разделах вычислительной техники и телекоммуникационного оборудования выпускается как раз по ODM-модели, с использованием конструкторской документации зарубежной разработки.

Сделки по приобретению конструкторской документации нигде не фиксируются. Российский покупатель КД заинтересован представлять это своей интеллектуальной собственностью без уточнения, как и кем она была создана, а зарубежный разработчик КД готов поддерживать это, чтобы его имя нигде не фигурировало. Пока у российского покупателя КД нет собственных компетенций в разработке, зарубежный разработчик сохраняет фактический контроль над интеллектуальной собственностью.

Но важно понимать, что зарубежный партнер использует в разработке те компоненты, которые ему привычны, ключевые микросхемы, как правило, американского производства. Таким образом, продукция ODM-контракторов подпадает под санкционные запреты минторга США по поставкам компонентов российским контрагентам, это во-первых. И, во-вторых, что еще более важно, такая схема локализации производства не формирует спроса на российскую микроэлектронику и не ведет к накоплению собственных компетенций в проектировании.

— Честно говоря, я вообще не понимаю, локализация каких именно операций происходит в описанной вами схеме.

— Главным образом в Россию переносится монтаж компонентов на печатные платы, а также последующие операции по сборке узлов, конечного оборудования, заливке программного обеспечения, испытаниям, настройке.

— И этого достаточно, чтобы готовые изделия были признаны российской продукцией?

— Да, именно так. С точки зрения технологической сложности операций это, может быть, не вызывает какого-то воодушевления: мы и раньше умели монтировать компоненты на печатные платы, никаких качественных изменений здесь не произошло. Разве что объем этих операций сильно вырос.

Здесь важно другое: центр принятия решений, а также выбора конструкторской документации и ODM-партнеров переехал в Россию. Это важно для логики дальнейшего развития отечественной микроэлектронной индустрии, которую я изложу ниже.

Кроме того, в описанной модели локализации торговая марка и конструкторская документация де-юре принадлежат российской компании. Это создает иммунитет к определенному классу санкционных ограничений, потому что многие из них завязаны на контроль за движением продукции под определенными торговыми марками.

— Но полным иммунитетом от санкций бюро промышленности и безопасности минторга США эта схема не обладает, верно?

— В 2022 году, когда описываемая схема запускалась и отрабатывалась, ограничения были существенно мягче. Весной 2022 года можно было, не нарушая санкций, импортировать напрямую в Россию 95 процентов номенклатуры полупроводниковых компонентов — все, что относилось к компонентам общего применения. Но затем санкции последовательно ужесточались, и сейчас уже фактически все полупроводники, произведенные с использованием американских технологий, оказались санкционным товаром. Схема утрачивает свою эффективность. А когда в декабре 2023 года указ Байдена резко затруднил проведение платежей в адрес российских или даже транзитных компаний, стало совсем тяжело. Сейчас схема работает через цепочку технических компаний-посредников в разных странах, которая маскирует российского заказчика. По такой же сложной цепочке работают и российские разработчики микроэлектронной продукции, которые сами проектировали и собирали ее в России под собственной торговой маркой.

Но и это еще не все. Сейчас помимо санкций начинают давить риски, связанные с информационной и функциональной безопасностью, когда использование недоверенных решений зарубежной разработки, особенно в критической инфраструктуре, может иметь крайне нежелательные последствия.

Императив доверенных решений

— Прецеденты реализации этих рисков имеются?

— Звоночек прозвенел в 2022 году, когда известный разработчик и производитель микросхем американская компания Qualcomm приняла решение, по которому все телематические модули, где используются микросхемы Qualcomm, на территории России не работают.

— Странно, а почему эта блокировка не была замечена широкой публикой?

— Пока запрет распространился на продукцию компании, произведенную после февраля 2022 года: когда новые модули с «начинкой» от Qualcomm окольными путями попадают в Россию, они перестают работать. Если бы отключение распространилось и на ранее произведенные микросхемы этой компании, то, я вас уверяю, последствия заметили бы не только специалисты.

Эта ситуация оказалась относительно простой. Разработчики подобрали аналогичные по характеристикам микросхемы других производителей, которые не включают, во всяком случае пока не включают, подобные ограничения. На основе альтернативных микросхем, не только, кстати, китайского производства, производятся модули с телеметрическими функциями.

Но ситуация в целом крайне неустойчивая. Все перечисленные риски заставляют компании инвестировать в собственные разработки как оборудования, так и микросхем. И этот этап будет уже принципиально отличаться от модели локализации сборки по конструкторской документации зарубежного производства. Я ожидаю, что в этом году и ближайшие годы спрос на российские разработки будет расти.

— В каких конкретно продуктовых сегментах вы ждете наибольшего роста спроса? Речь идет о продукции для критической инфраструктуры?

— Думаю, что спрос будет расти во всех сегментах, поскольку определение того, что относится к критической инфраструктуре, в значительной степени условно. Трудно заранее просчитать все риски. Сегодня мы еще считаем то или иное оборудование не относящимся к критической инфраструктуре, а завтра, в случае реализации или даже идентификации наличия определенных рисков, мы уже будем считать его таковым.

— Переход на собственные разработки можно только приветствовать. Но на какой производственной базе мы будем его реализовывать? Раньше все процессоры, которые мы считали российскими, производились по контракту на тайваньской фабрике TSMC. После февраля 2022 года такой возможности больше нет.

— Схема прямого заказа контрактному производителю не работает. Небольшие объемы продолжают выпускаться в рамках сложных цепочек технических посредников в разных странах мира, с одним-двумя разрывами в цепочках, чтобы юридические связи между поставщиками и покупателями невозможно было отследить.

Но эти схемы работы не являются и не могут являться основой для магистрального развития нашей микроэлектронной отрасли. Я убежден, что переход на микропроцессоры российской разработки, по крайней мере для использования на объектах критической инфраструктуры, неизбежен.

— Когда вы произносите слова «чипы российской разработки», вы что конкретно имеете в виду? Например, процессор «Байкал» реализован на базе британской архитектуры ARM. В какой степени «Байкал» может считаться доверенным решением, даже если отвлечься от такой «детали», что производились «Байкалы» по контракту тоже на Тайване?

— Микропроцессор, как конструктор, собирается из большого числа блоков. Большинство блоков используется по лицензиям, как, например, ARM продает лицензию на использование своих микропроцессорных ядер. Но ядро — это лишь небольшая часть микропроцессора. В разговоре о доверии к российским микропроцессорам важно не ограничиваться ядром и архитектурой. В действительности важно, какую часть сложнофункциональных блоков, составляющих микропроцессор, верифицирована российскими разработчиками. Еще более важен процесс проектирования процессора из этих блоков, на нем специализируется российская компания «Байкал Электроникс».

Контролировать ядро важно с точки зрения развития экосистемы, партнеров, разработки программного обеспечения. Скажем, на микропроцессорные ядра ARM уже разработан огромный объем ПО, который можно переиспользовать.

А вот экосистема другого российского микропроцессора — «Эльбрус», с собственной архитектурой его компании-разработчика МЦСТ — намного меньше. И просто потому, что она меньше, на ней гораздо сложнее запускать новые решения. Приходится больше инвестировать в разработку недостающих блоков, которые для ARM или х86 уже созданы и отработаны.

С другой стороны, если ты используешь ядра чужой разработки, например ARM или x86, очень трудно доказать, что это твоя, российская разработка и что ей можно доверять. Потому что есть огромный объем открытого ПО, которое неизвестно кто написал, и перепроверить это крайне тяжело. В этом смысле наличие в электронном изделии микропроцессора «Эльбрус» выступает индикатором того, что оно действительно было разработано российскими компаниями или как минимум теми компаниями, которые работают в одном направлении с владельцем этой технологии.

Помимо упомянутых я бы еще не забыл о микропроцессорной архитектуре RISC-V. Это открытая архитектура. Она была создана в Штатах, потом штаб-квартира переехала в Швейцарию, в эту экосистему интегрировано значительное число российских разработчиков. Решения на архитектуре RISC-V я бы назвал вендор-независимыми, то есть отсутствует зарубежный вендор, который был бы в состоянии ограничить, как, например, ARM, доступ к данной технологии.

И российская компания МЦСТ, в принципе, может идти в этом же направлении — предложить своим партнерам и заказчикам использовать технологии микропроцессоров «Эльбрус». Сразу оговорюсь: это мое предположение, а не позиция МЦСТ.

— То есть МЦСТ может сделать некий собственный аналог RISC-V?

— По модели выстраивания экосистемы — близко к RISC-V, но технологически у «Эльбруса» другая сфера применения. Он интересен прежде всего разработчикам высокопроизводительных вычислительных систем. Он конкурирует в первую очередь с x86. Тогда как RISC-V нацелен на области применения, где ключевыми являются требования к низкому энергопотреблению и низкой стоимости. Он конкурирует больше с ARM.

Но следует иметь в виду, что рынок центральных процессоров общего применения уже много лет стагнирует. А рынок специализированных процессоров, в разработке которых комбинируется использование самых различных ядер разных архитектур, развивается, напротив, стремительно. Так что на ближайшую перспективу не видно прямого противопоставления линий развития на основе «Эльбрус» и на основе RISC-V, а напротив, скорее всего, будет увеличиваться взаимное проникновение этих решений друг в друга. При этом процессоры x86 будут постепенно терять долю рынка.

Вырваться из ловушки бесфабричной модели

— Звучит оптимистично. Осталось только понять, на какой фабрике мы будем производить процессоры «Эльбрус».

— Этот вопрос не имеет прямого ответа. Если пытаться отвечать на этот вопрос, можно загнать себя в тупик.

— Но нам никуда не деться от этого вопроса. Чипы недостаточно только разработать, их надо еще произвести.

— Ответ находится в другой плоскости. Нам надо добиться максимального проникновения решений на базе микропроцессора «Эльбрус» не только на российский, но и на мировой рынок. Тогда будут открываться возможности производить эти микропроцессоры на самых разных фабриках — TSMC, SMIC, возможно, на каких-то южнокорейских фабриках, к которым, в отличие от российских разработчиков, сохраняют доступ наши партнеры из других стран.

Речь идет о том, что компания МЦСТ и ей подобные меняют качество. Они из производителя микросхем превращаются в IP-вендора, подобно ARM, которая не продает микросхемы — она продает лицензии на использование микропроцессорных ядер и поддерживает зарубежных партнеров по всему миру в проектировании микросхем с использованием этих ядер.

— То есть речь идет не о том, чтобы на базе МЦСТ построить микроэлектронную компанию полного цикла, а о том, чтобы она сконцентрировалась на своих базовых компетенциях и превратилась в глобального IP-вендора? В такой модели проблема отсутствия собственной чиповой фабрики снимается сама собой.

— Проблема отсутствия фабрики не снимается, но мы решаем задачу выпуска высокопроизводительных микропроцессоров. Это непривычно. Потому что в головах прочно сидит в качестве целевой или желательной траектории развития микроэлектронной отрасли модель вертикальной интеграции, когда мы сами проектируем микропроцессорные ядра, сами разрабатываем на их основе микропроцессоры и сами их производим. Но надо отдавать себе отчет в том, что в ближайшие десять или даже пятнадцать лет эта модель в России нереализуема. Она нерабочая. Более того, в мире нигде, кроме Штатов, ее никто сейчас уже не использует. Но при этом надо понимать, что США, следуя такой модели, теряют рынок. Потому что другой подход, который реализуют экосистемы вокруг ARM и RISC-V с контрактным производством на азиатских фабриках, оказывается эффективнее.

— Есть ли подводные камни в модели IP-вендора?

— Возвращаемся к вопросу доверия. Если на российских ядрах микросхему проектирует наш зарубежный партнер, который в своей цепочке кооперации получает доступ к фабрикам, выпускает процессор, тестирует, поставляет по всему миру, в том числе в Россию, мы не можем считать этот продукт российским, в том смысле, что мы не сможем ему доверять. Контроль за реализацией технического решения в открытой системе реализовать гораздо сложнее, чем в изолированной модели. Но последнюю, повторюсь, мы просто не сумеем реализовать — слишком велико накопленное отставание нашей микроэлектронной отрасли. Более того, масштаб экосистемы в изолированной модели развития будет таким маленьким, что технологическое отставание будет и дальше только увеличиваться.

Поэтому переход к работе нашей отрасли в режим открытой экосистемы не имеет альтернатив. Но мы должны будем научиться решать вопрос обеспечения доверия к продуктам, созданным в такой системе.

— Есть ли у вас какие-то представления, каким образом может быть решена эта задача?

— Доверие к техническим решениям потребует верификации процессов проектирования. Потребуются соответствующие стандарты и средства автоматизация документирования и верификации всех этапов разработки.

Полное доверие на современном уровне сложности микропроцессоров недостижимо, но можно ставить задачи по обеспечению необходимого и достаточного уровней доверия и управляемости.

Если доказано, что разработка может быть воспроизведена в России с таким же результатом без расхождений с образцовой моделью, то можно считать такую микросхему в значительной степени доверенной. Но такой подход может быть принят для микропроцессоров с архитектурой «Эльбрус», у которых разработка ядер проводится в России и все тонкости известны российским специалистам. Для обратной ситуации, когда в Россию передается готовый дизайн от зарубежного разработчика, например китайского Longson с ядрами LoongArch, доверенность обеспечить невозможно, поскольку нет возможности верифицировать процесс проектирования и ключевые блоки разработаны не нами.

Не надорваться

— Но все-таки что нам делать с отечественной производственной базой? Надо ли нам во что бы то ни стало включаться в гонку убывающих нанометров?

— Давайте рассуждать последовательно. Нужно ли развивать производство полупроводников в России? Однозначно да. Может ли российское производство полупроводников закрыть все потребности отечественных производителей электронного оборудования? Однозначно нет. Тогда какую часть из потребностей внутренних заказчиков будут закрывать российские полупроводниковые фабрики? Для ответа на этот вопрос разумно руководствоваться таким критерием, как наличие заделов, которые мы можем развивать, причем с прицелом не только на российских, но и на зарубежных заказчиков.

Наиболее перспективным я вижу развитие отечественной производственной базы в сегменте силовой, оптоэлектроники и СВЧ-электроники на зрелых топологических нормах — от 90 нанометров до полмикрона-микрона (500‒1000 нанометров). Соответствующие электронные компоненты используются в преобразователях электроэнергии, источниках электропитания, радиопередатчиках, лазерах и так далее.

Это большой рынок и перспективная область для инноваций, например в разработке технологий производства и использовании широкозонных полупроводников — нитрида галлия, карбида кремния, алмазов и других. Кроме того, необходимый объем инвестиций в строительство фабрики в данном сегменте аналоговой электроники на порядок меньше, чем в сегменте цифровых полупроводников, — сотни миллионов против единиц-десятков миллиардов долларов.

— И все же надо ли ставить сегодня перед отраслью задачу создавать фабрики цифровой микроэлектроники, чтобы попытаться догнать TSMC, Intel или Samsung?

— Я считаю, что не надо, это контрпродуктивно. Мы надорвемся и не получим в итоге ничего, даже в тех сегментах, где есть заделы и меньше порог инвестиций. Но я отдаю себе отчет в том, что отказ от такой цели требует мужества и серьезной разъяснительной работы. Потребуется не просто скорректировать отраслевую стратегию, но и изменить отношение, подход.

Реальна цель создать в перспективе фабрику контрактного производства до 28 нанометров. Это будет естественное развитие от аналоговой электроники к производству смешанных аналогово-цифровых микросхем современного уровня, которые закроют наиболее важные потребности ОПК и частично промышленной электроники.

Высокопроизводительные цифровые процессоры требуют более высокой плотности интеграции и будут изготавливаться за рубежом. Получать их мы сможем только через расширение международной кооперации, например по схеме, которую я описал выше с совместными предприятиями в открытой экосистеме.

— Неужели придется отказываться от привычной, интуитивно удобной изоляционистской модели развития отрасли?

— Это императив. Более того, развитие производства аналоговой и аналогово-цифровой электроники — это тоже путь к открытости. Так или иначе, нам придется собирать экосистему партнеров из разных стран, и чем больше будет экосистема, тем быстрее и успешнее мы начнем конкурировать с американскими и китайскими решениями. Не исключено, что где-то в конкуренции за влияние нужно будет даже бесплатно распространять свои технологии, чтобы «заразить» ими большее число партнеров, но не ради того, чтобы поставить их в зависимость от себя, а ради совместного развития.