Тренды российской микроэлектроники — итоги Микроэлектроника 2023 в Сочи

В области встраиваемого программного обеспечения опыт и экспертиза играют решающую роль в достижении успеха. На сегодняшний день в России существуют две ключевые области, требующие импортозамещения: микроконтроллеры и соответствующее программное обеспечение, где присутствует дефицит отечественных платформ разработки и сильная зависимость от иностранных поставщиков аппаратных средств. Второе направление — экосистема для разработчиков ПО в целом, то есть средства разработки и отладки, SDK, генераторы кода и примеры, которые поставляются вместе с аппаратными средствами.  

Наши эксперты на форумах и конференциях акцентируют внимание на важности решения данных проблем для развития индустрии в России. Денис Тюрин руководитель подразделения по разработке системного и встраиваемого ПО в Ауриге, поделился своими наблюдениями о ключевых трендах, заявленных на недавнем форуме «Микроэлектроника-2023», и рассказал о потенциальных перспективах для нашей компании на российском рынке 

Портирование ПО  

Портирование ПО, разработка драйверов и перенос ПО на различные платформы представляют собой ключевые направления работы. Особое внимание уделяется задачам портирования российских операционных систем на новые мобильные платформы. Однако, для успешной адаптации ОС под конечных заказчиков, компаниям необходим доступ к BSP (Board Support Package), который производители оборудования зачастую не предоставляют.  

Важной темой в наших обсуждениях являлась разработка и портирование встраиваемого программного обеспечения (ПО), такого как BIOS/UEFI и загрузчики, особенно на ранних этапах разработки аппаратных средств.  

Одной из общих проблем, выявленных на практике, является недостаток качественной инженерной документации по аппаратным средствам. Это затрудняет работу разработчиков ПО, которые вынуждены ориентироваться на RTL (Register-Transfer Level) описание, которое не всегда доступно и может быть ограничено из-за конфиденциальности. Следовательно, создание подробных технических спецификаций для SoC становится важной задачей. 

SDK, инструменты для разработчиков, генераторы кода  

Эта тема представляет интерес, в первую очередь, для производителей микроконтроллеров. На данный момент ситуация в этой области оставляет желать лучшего. Покупатели микроконтроллеров привыкли к качественным экосистемам для разработчиков от западных производителей, и российские продукты в этом контексте уступают. Признание проблемы присутствует, но ограниченные бюджеты и «пока работает, не трогай» подход затрудняют ее решение. В большинстве наблюдаемых случаев компании пытаются разрабатывать собственные экосистемы для разработки, что иногда приводит к дублированию усилий и недостаточной совместной работе. Также присутствует проблема недостаточной документации, и разработчики вынуждены обращаться к RTL (Register-Transfer Level) описанию аппаратных средств для понимания их работы. 

Хотя сейчас рынок может казаться недостаточно готовым к изменениям в этой области, но запрос и интерес к улучшению SDK и инструментов для разработчиков существуют.  

Разработка симуляционных моделей 

В мире разработчиков микроконтроллеров и аппаратных платформ создание и использование симуляционных моделей на основе коммерческих и open source решений — это обычная практика. Несмотря на начальные затраты, эта практика окупается благодаря ускорению процесса вывода конечного продукта на рынок. Российские представители производителей аппаратного обеспечения понимают ценность этой концепции. Однако, большой заинтересованности пока не наблюдается, поскольку они могут иметь собственные симуляторы или не видят срочной необходимости в данной технологии. 

Идея предоставления симуляторов как части продукта или SDK для клиентов производителей чипов вызывает больший интерес, но пока компании не готовы вкладывать в нее средства, предпочитая решать более насущные задачи. 

Тем не менее, упоминание о том, что другие компании, включая производителей чипов и разработчиков отечественных ОС и технологических платформ, активно используют QEMU и другие средства симуляции, указывает на то, что данная технология остается перспективной и востребованной в отрасли. 

Архитектура RISC-V 

Интерес к архитектуре RISC-V растет среди многих компаний, и многие из них начинают разрабатывать микроконтроллеры на основе этой архитектуры. На данный момент эти разработки находятся в начальной стадии, и основной акцент сделан на запуске первых образцов и плат разработчика. Однако пока они ограничены использованием «внутри компании». 

В области инструментов разработки, таких как SDK, RISC-V сообщество пока только начинает развивать необходимую экосистему, и приоритет заключается в запуске функционала, а не в разработке полноценных инструментов.  

Дорожная карта разработки отечественных RISC-V продуктов, ожидающая первый рабочий SoC для рабочей станции производства РФ через 4 года, предоставляет представление о временных рамках развития этой архитектуры. Важно отметить, что уже существуют SoC на архитектуре RISC-V от иностранных производителей. 

Одна из наиболее интересных и передовых презентаций касалась применения архитектуры RISC-V в ИИ и построении дата-центров. Докладчиками были представлены убедительные данные о преимуществах RISC-V по энергопотреблению, производительности и кастомизации, что делает эту архитектуру замечательным объектом исследования и разработки. Работа в симуляторе QEMU позволяет также экспериментировать до появления реального железа у разработчиков и, тем самым, быстрее отрабатывать гипотезы и выпускать релизы. 

Квантовые вычисления и коммуникации  

Квантовые вычисления и коммуникации — это для нас совершенно новая и увлекательная тема. На форуме нам удалось увидеть реальные работающие приборы для квантовых коммуникаций, и это было впечатляюще. Несколько компаний проявили интерес к использованию этой технологии на практике. 

Например, одна из крупных логистических компании России уже начала экспериментировать с запуском алгоритмов искусственного интеллекта на квантовых процессорах. Интересно, что сеть квантовой коммуникации по всей стране планируется создать уже в ближайшие годы. 

Заключение 

Тренды развития микроэлектроники в России показывают постепенное укрепление позиций отечественных разработчиков и производителей в этой отрасли. Увеличение инвестиций в исследования и разработки, а также активная поддержка государства создают благоприятную среду для инноваций и роста микроэлектронной промышленности. Стремление к автономности и независимости от зарубежных технологий позволит стране в будущем успешно справляться с вызовами в области микроэлектроники и обеспечивать устойчивое развитие этой важной отрасли.