Суперкомпьютеры в ракетно-космической отрасли

[АниКей]

3D-печать приспособили для создания прочной термостойкой керамики
 
 
Демонстрация термостойкости 3D-печатной керамики.
Фотография: HRL Laboratories
 
  https://nplus1.ru/news/2016/01/04/3d-ceramics
Исследователи из американской компании HRL Laboratories разработали метод аддитивного производства термостойкой керамики. Статья опубликована в Science, кратко о новой разработке пишет MIT Technology Review.
Авторы разработали прекерамический полимер, при помощи которого можно создавать объекты методом лазерной стереолитографии. Под воздействием лазера полимер твердеет, формируя объемный твердый предмет в жидкой среде. После завершения процесса печати изделие необходимо обжечь для получения готового изделия.

Для демонстрации возможностей нового метода исследователи напечатали несколько пространственных решеток. По словам разработчиков, создание керамический пространственных решеток позволяет получить легкие, прочные и термостойкие изделия — готовая керамика выдерживает температуру свыше 1700 градусов Цельсия.
 
 
 
 
 
 
Схематичное изображение этапов производства и фотографии готовых изделий.
Изображение: Zak C. Eckel et al., / Science
   
 
 
Исследователи полагают, что подобный материал может найти применение при создании реактивных двигателей и производстве микроэлекромеханических систем. По словам авторов, готовая керамика выдерживает нагрузки в десятки раз больше, чем изделия из аналогичных материалов.
Ранее исследовательская группа Mediated Matter совместно с Лабораторией стекла MIT и Институтом Висса разработали 3D-принтер, позволяющий печатать раскаленным стеклом. Кроме того, в декабре специалисты MIT представили метод 3D-печати готовой к применению гидравлики.

Николай Воронцов

[АниКей]

Ученые HRL Laboratories разработали новую технологию создания сверхсильной и 3D-печатной керамики. Материал выдерживает температуру около 1700 градусов Цельсия, и ученые полагают, что в скором времени он будет использоваться в аэрокосмической промышленности для строительства будущих космических кораблей и сверхзвуковых самолетов.      http://www.americaru.com/news/91465    

                      Groundbreaking Ceramic Resin Developed by HRL Laboratories Has Potential to 3D Print Hypersonic Jets                   
 by Clare Scott | Jan 4, 2016 | 3D Design, 3D Printing |
                                     

3D printed ceramics are still something of a rarity, compared to other materials. The material has several limitations; it's generally printed by sintering powder materials that result in porous, relatively weak end products with low heat resistance. This greatly limits the size and shape of objects that can be printed; 3D printed ceramic objects have thus far been pretty much limited to relatively small decorative items or tableware. But that's all about to change, thanks to a new material developed by research and development company HRL Laboratories, LLC. 
HRL, which is owned by Boeing and General Motors, has developed a ceramic resin that can be printed through stereolithography. The company actually calls it a "pre-ceramic" resin that prints like a typical plastic resin, and is then fired in a high temperature kiln, which turns it into a dense ceramic. The resulting objects are about ten times stronger than other 3D printed ceramics, have virtually no porosity, and can withstand temperatures higher than 1700°C.
 

"With our new 3D printing process we can take full advantage of the many desirable properties of this silicon oxycarbide ceramic, including high hardness, strength and temperature capability as well as resistance to abrasion and corrosion," said program manager Dr. Tobias Schaedler.

The first tests of the new material mark the first time that silicon carbide ceramics have ever been 3D printed. The company believes that the material, which was created by Senior Chemical Engineer Zak Eckel and Senior Chemist Dr. Chaoyin Zhou, can also be altered to produce a multitude of ceramics by adjusting the makeup of the resin. The implications are significant for a number of industries; HRL states that the new resin could be used for a number of applications, from aerospace to electronics.
 

Dr. Tobias Schaedler

 
Traditional ceramics have been used in aerospace manufacturing for a long time; they're ideal because of their light weight, and high strength and resistance to heat. 3D printed ceramics are lacking in those qualities, but now that HRL has found a way to circumvent those limitations, the door has been opened for the use of 3D printed ceramic in jet engines and even the entire bodies of jets. This could be instrumental in the manufacture of hypersonic jets that can travel from the US to Japan in just a few hours.
 

"If you go very fast, about 10 times speed of sound within the atmosphere, then any vehicle will heat up tremendously because of air friction," said Dr. Schaedler. "People want to build hypersonic vehicles and you need ceramics for the whole shell of the vehicle."

[Photo: Dan Little Photography, © 2015 HRL Laboratories]

The material can also be produced through self-propagating photopolymer waveguide prototyping, which HRL developed for metal in 2011, and which resulted in the world's lightest structural material. The process is also extremely fast, producing parts in a matter of seconds or minutes. 3D printing, however, enables a geometrical flexibility that no other ceramic manufacturing process has been capable of so far. Despite the appeal of traditionally manufactured ceramics – strength, heat resistance, etc. – they're still difficult to machine or cast, limiting their possible sizes and shapes. Like we've seen with other materials such as metals, 3D printed ceramics can be manufactured in any shape or size, which is why they have such exciting potential for the aerospace industry.
In addition to printing large components such as jet engines, HRL expects that the ceramic resin can also be used for tiny, complex applications like microelectromechanical systems and electronic device packaging. If you'd like to read the full research paper HRL has published on the material, you can do so in Science Magazine. HRL is also looking for a commercialization partner for the material; if you're interested, you can email innovation@hrl.com.  Let's hear your thoughts on the future of this new type of resin in the Ceramic Resin forum on 3DPB.com.

[АниКей]

HRL creates ultra-strong, flawless 3D printed ceramics, resistant to temperatures of 1,400+ degrees
 
 
 
 
Jan 1, 2016 | By Benedict http://www.3ders.org/articles/20160101-hrl-creates-ultra-strong-3d-printed-ceramics-resistant-to-high-temperatures.html

HRL Laboratories has developed a new technique for 3D printing ultra-strong ceramic materials which can withstand temperatures in excess of 1,400 degrees Celsius. The company believes the process could soon be used in the aerospace industry.
 

3D printed ceramics have been around for some time now, with companies like Vormvrij 3D and Deltabots developing their own ceramic 3D printers and 3D printed ceramic products. But whilst many existing ceramic 3D printers utilize a simple FDM-style process, HRL Laboratories are using a more precise stereolithography technique to produce incredibly detailed, strong and heat-resistant ceramic 3D prints.
"We have a pre-ceramic resin that you can print like a polymer, then you fire the polymer and it converts to a ceramic," said Tobias Schaedler, senior scientist at HRL. "There is some shrinkage involved, but it's very uniform so you can predict it."
By developing a new printable resin made of "preceramic polymers", HRL seems to have hit upon a ceramic 3D printing method which sidesteps the common pitfalls associated with ceramic 3D printing. Typical techniques for 3D printing ceramics cannot produce particularly complex parts, with prints often susceptible to cracks and fractures. Most ceramic 3D printers are also limited to "oxide ceramic materials" with low melting points. Because of the precise stereolithography process used, HRL can 3D print dense and durable ceramic parts, resistant to the highest temperatures.
"We've invented a resin formulation compatible with stereolithography / 3D printing which, after 3D printing, can be fired to produce a fully dense ceramic part," explained Zak Eckel, an engineer at HRL. "This is an amazing breakthrough, as it allows us to produce freeform ceramic parts of extremely strong and temperature-resilient ceramics without any machining, casting or impaction. We can leverage many of the benefits of 3D printing, the ability to create complex 3D parts, with a highly useful engineering material."
Parts printed using HRL's $3000 ceramic 3D printer do not look like ceramic 3D prints at all, more closely resembling plastic parts. The special resin they use contains all the molecules you need to form a tough ceramic. Layers of the resin are carefully etched with a UV light, which fuses monomers into polymers. The plastic-like print is then forged in an oven at 1,000 degrees Celsius in the presence of argon gas, which removes the excess chemical groups and leaves behind only the strong ceramic framework.
Using electron microscopy to analyze the end product, the researchers detected no porosity or surface cracks. Further tests reveal that the ceramic material can withstand temperatures of 1,400⁰ Celsius (2552⁰ Fahrenheit) before experiencing cracking and shrinkage.
 

A curved 3D printed ceramic lattice

A 3D printed leading edge

HRL has been able to form what could be the first ever 3D printed silicon carbide ceramics, and the team believes it could print several more kinds by appropriately adjusting the makeup of the ceramic-plastic resin. The company sees its crack- and heat-resistant ceramics as an ideal material for numerous high-temperature applications, such as in hypersonic vehicles and jet engines. This method could help designers to make lots of special small parts that are capable of resisting the heating and high temperatures generated by the exhaust during takeoff.
"If you go very fast, about 10 times speed of sound within the atmosphere, then any vehicle will heat up tremendously because of air friction," said Schaedler. "People want to build hypersonic vehicles and you need ceramics for the whole shell of the vehicle."
Thanks to the new approach, HRL Labs researchers have 3D printed two classes of useful ceramic parts - large, very lightweight lattice structures that could be used in heat-resistant panels and other exterior parts for airplanes and spacecraft, and small, intricate parts for use in electromechanical systems or in components of jet engines and rockets.
The group has now funding from DARPA, says Schaedler. "The method brings us closer to the goal of being able to 'engineer in' desired material properties that generally are not found together, such as strength and low density or low weight, and to craft these materials into complex shapes," said Stefanie Tompkins, director of the Defense Science Office at the Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA).
Rocket and satellite designers looking for small, heat-resistant parts could soon turn to HRL's ceramic 3D printing process, once further testing has been carried out. A paper detailing the company's findings has been published in Science Magazine.

[mahor11]

Разработкой и производством процессоров в России заняты сразу несколько компаний. Россия — одна из очень немногих стран мира, которая может похвастаться современными процессорами собственной разработки. Это очень большое достижение, так как микропроцессоры являются стратегически важным продуктом: особенно «военные» и «космические» варианты процессоров, которые нельзя так просто купить на свободном рынке.

Содержание [убрать]  [/li] 1 Проектирование процессоров 1.1 Российская архитектура, российская микроархитектура 1.2 Лицензированные процессорные ядра 1.3 Международная архитектура, российская микроархитектура [/li][li]2 Преимущества разных процессоров [/li] 2.1 МЦСТ 2.2 НИИСИ 2.3 Байкал Электроникс 2.4 НПО «ЭЛВИС» и «ЭЛВИС-Неотек» 2.5 Миландр 2.6 Модуль 2.7 КМ211 2.8 Мультиклет 2.9 КБ «ГеоСтар навигация» [4] [/li][li]3 Производство микросхем в России[/li][li]4 См. также[/li][li]5 Примечания [/li][/LIST]

[править]Проектирование процессоров
Специалисты различают архитектуру процессора и микроархитектуру процессора.
Архитектура процессора — это система команд, которую он поддерживает. Архитектура процессоров важна для программистов, именно от архитектуры зависит, какие программы будут с этим процессором совместимы.
Микроархитектура процессора — это, грубо говоря, внутренняя схема устройства процессора, в том виде, в каком её видят разработчики процессоров.
Процессоры с одинаковой архитектурой но разной микроархитектурой могут выполнять одинаковые программы без перетрансляции, но отличаться в производительности.
[править]Российская архитектура, российская микроархитектура
Это полностью отечественный продукт. Такие процессоры труднее продвигать на мировой рынок и, наоборот, на этих процессорах сложнее использовать разработанное за рубежом ПО.
К этой категории относятся МЦСТ/«Эльбрус», КМ211 и Мультиклет.
[править]Лицензированные процессорные ядра
Россияне сами компонуют закупленные за рубежом ядра на кристалле, добавляют свои вспомогательные блоки. Написанное за рубежом программное обеспечение более-менее гарантированно работает. Процессор можно использовать для продвижения российских хардверных блоков за рубежом (например, блок обработки видео).
По такой схеме созданы «Байкал» (MIPS), «Миландр» (ARM), «Модуль» (ARM), частично «ЭЛВИС» (MIPS и ARM).
[править]Международная архитектура, российская микроархитектура
Занятный компромисс, при котором и написанный за рубежом софтвер работает, и при этом можно говорить «мы спроектировали не только систему на кристалле, но и само процессорное ядро». По трудоёмкости создания схема близка к первому пункту (российские архитектура и микроархитектура), а при продвижении на мировой рынок нужно вдобавок доказывать заказчикам, что архитектура реализована точно.
Тем не менее при наличии больших ресурсов игра стоит свеч. К этой категории относятся «НИИСИ» (MIPS), частично «ЭЛВИС» (MIPS).
[править]Преимущества разных процессоров
«Эльбрус» и «НИИСИ» относятся к процессорам, которые можно применять в «больших» компьютерах, но электроника ими далеко не исчерпывается. Ниже пойдёт речь ещё и о процессорах для встроенных систем (станки, принтеры, телевизоры) и о микроконтроллерах (инструменты, холодильники).
В коммерческом направлении, наоборот, можно ожидать существенных успехов, скорее, от «Байкала» и «Элвиса», так как они имеют опыт работы без существенного финансирования со стороны государства. Так, себестоимость «Байкала» — до 10$ в крупной серии, что делает его на порядок более привлекательным выбором, чем, например, большие и дорогие изделия от техасской Calxeda.
[править]МЦСТ
Сильные места МЦСТ — математические вычисления и защищённость против взломов. МЦСТ разрабатывает две линии процессоров — отечественной архитектуры «Эльбрус» и международной архитектуры SPARC.
МЦСТ Эльбрус — российская архитектура, российская микроархитектура.
Сильные стороны:

[/li]
• математические/научные/инженерные вычисления с плавающей точкой. (Возможный пример использования: геологоразведка).
• работники команды Эльбруса прославились среди американских разведчиков своими трюками для защиты компьютера на аппаратном уровне против взломов.
  

Проблема: из-за архитектурной несовместимости с международными архитектурами (x86, ARM, MIPS, Power), компьютеры трудно продвигать за рубежом и использовать написанный за рубежом софтвер, включая софтвер для разработчиков. (Вот только это все же не проблема для Linux-софтвера с открытым исходным кодом, так как этот софтвер на Эльбрус с Linux переноситься простой перекомпиляцией.)
Но нет худа без добра: в МЦСТ сформировалась команда с большим опытом поддержки чужеродных архитектур с помощью технологии «морфинга» программного кода.
МЦСТ SPARC — российская реализация международной архитектуры SPARC на базе российской микроархитектуры.
Работоспособные компьютеры для военного рынка, в гражданском рынке применять нецелесообразно, так как достаточно обширная рыночная ниша отсутствует.
[править]НИИСИ
Сильные места НИИСИ: радиационная устойчивость и неафишируемый проект высокопроизводительной микроархитектуры.
НИИСИ разрабатывает две линии процессоров, — обе по архитектуре MIPS. Кроме того, НИИСИ также подготовила часть кадров для процессорной команды Байкал Электроникс, которая тоже использует MIPS.
Процессор КОМДИВ-32 сделан довольно давно, возможно, на основе лицензированного у MIPS (тогда Silicon Graphics) ядра. Основная гордость создателей КОМДИВ-32 — устойчивость к радиации, по которой они меряются силами с BAE Systems, Gaisler Aeroflex и Honeywell. Устойчивость к радиации необходима для систем, предназначенных для использования в космосе.
Суперскалярный КОМДИВ-64 является пока темной лошадкой, скудную информацию о путях которой можно найти в [1]. При сохранении совместимости с архитектурой MIPS64 и написанным для MIPS64 софтвером, внутреннее строение (микроархитектура) КОМДИВ-64 полностью спроектирована в России и согласно слайдам по ссылке выше позиционируется как высокопроизводительная. Это явный кандидат на коммерциализацию для Linux-компьютеров (рабочих станций, серверов, суперкомпьютеров и встраиваемых систем).
[править]Байкал Электроникс

Тестовый образец первого российского 28-нанометрового процессора Байкал-Т1.

«Байкал Электроникс» — наиболее понятная российская компания для международного рынка.
Несмотря на то, что Байкал лицензировал процессорные ядра у Imagination Technologies и произвёл свой микропроцессор на Тайване, что менее «суверенно», чем Эльбрус, роль этой компании в истории может быть довольно высока. Команда «Байкала» отладила процесс проектирования системы на кристалле из высокопроизводительных компонент, а именно суперскалярного с внеочередным порядком исполнением команд процессорного ядра MIPS P5600, которое было независимо сертифицировано в 2014 году как рекордсмен по метрике Core Mark для одного потока команд. [2]
Кроме этого, процессор от Байкала является первым в России 28-нм чипом, что вполне вписывается в мировой мейнстрим процессоров этого класса. Сейчас с Байкалом можно разрабатывать станки, принтеры, сетевое оборудование. Если к нему добавить блоков работы с видео — цифровые телевизоры. Используя накопленный опыт, с течением времени байкаловцы могут подготовить плацдарм для коммерциализации процессоров из НИИСИ.
[править]НПО «ЭЛВИС» и «ЭЛВИС-Неотек»
Основные ниши: космос и умные камеры.
Группа компаний «ЭЛВИС» выросла из советской космической электроники, конструируя приборы ещё для станций «Салют». Они создали свою собственную микроархитектуру микропроцессора общего назначения с архитектурой MIPS и свой собственный процессор для обработки сигналов (звук, видео, радар). Затем они решили не изобретать велосипед с микропроцессором общего назначения и лицензировали процессорные ядра средней и высокой производительности у ARM и MIPS, а также заключили сделку по разработке общей микросхемы с Imagination Technologies, которая также разработала часть микросхемы в Apple iPhone.
С помощью кооперации с Imagination «ЭЛВИС» собираются вывести на внешний рынок свои специализированные процессоры для обработки сигналов и «умные камеры», которые в частности используются для безопасности аэропорта Шереметьево (камера может распознать ситуации типа «нарушитель лезет через забор», «пожар на складе»). «ЭЛВИС» рассматривается как один из локомотивов Зеленограда и вообще российской электроники.
В 2015 году «ЭЛВИС» выпустило семантический процессор VIP-1 для систем компьютерного зрения (видеокамер со встроенным интеллектом). Процессор производится по технологии 40нм. [3]
[править]Миландр
«Миландр» выпускает микроконтроллеры для суровых условий эксплуатации.
Микроконтроллеры имеют кучу применений — от медицинских приборов до дворников на автомашине и управления двигателями. «Миландр» лицензировал процессорные ядра микроконтроллерного класса у британской компании ARM и сделал на них микроконтроллеры для суровых условий со своими периферийными устройствами.
«Миландр» — одна из немногих компаний, которая активно старается продвигать свои разработки не только на специальные применения, но и в гражданский сектор. Например у них есть микропроцессор для счетчиков электроэнергии с 24-битным сигма-дельта АЦП. Микроконтроллеры на ядре Cortex-M3 в пластиковом корпусе «Миландр» выпускает по рыночной цене[1].
[править]Модуль
Потенциальные сферы применения: цифровое телевидение, авиация и космос.
Как и «Миландр», «Модуль» является лицензиатом ARM, причём плата с их процессором на основе ARM стала широко доступной для разработчиков.
[править]КМ211
Ниши: смарткарты и чисто российский микроконтроллер.
KM211 спроектировала встроенный микропроцессор КВАРК, который может использовать Линукс и микроконтроллер «Кролик». Обе разработки используют как российскую архитектуру, так и российскую микроархитектуру, что делает KM211 уникальным проектом типа «Эльбруса», но на рынке «малых» процессоров.
Команда КМ211 имеет большой опыт разработки очень маленьких процессоров для «умных карт», которые трудно взломать. Занятно, что КМ211 изначально были связаны с компанией KM Core, связанной с Украиной. Можно осторожно предположить, что если бы не Евромайдан, КМ211 помог бы Украине серьёзно продвинуться в сфере производства электроники. Но этого не произошло. Также KM211 является «value chain aggregator», посредником для общения российских компаний с крупнейшим контрактным производителем микросхем — тайваньской TSMC.
[править]Мультиклет
Процессоры с универсальной мультиклеточной архитектурой и микроархитектурой российского происхождения. Предыстория создания отмечена, как "Лучший продукт года" в 2003 г. на конференции IEEE в Далласе (США), а также рядом других зарубежных и отечественных наград. На 2015 г. созданы два процессора СнК MultiClet P1 и MultiClet R1, которые позиционируются, как производительные, низкопотребляющие DSP процессоры (последний обладает более развитой периферией и динамической реконфигурацией, позволяющей в максимальной степени использовать возможности четырех клеток процессора).
[править]КБ «ГеоСтар навигация» [4]
Ниша: модули для ГЛОНАСС
Производит чип «ГЕОС-3». Это весьма перспективный рынок: так, в обозримой перспективе планируется оснастить до 7 млн грузовиков тахографами со встроенным ГЛОНАСС. В этих тахографах может использоваться чип «ГЕОС-3».
[править]Производство микросхем в России
В России и Белоруссии есть пять крупных микропроцессорных производств — зеленоградские Микрон и Ангстрем, секретная фабрика в Курчатове/НИИСИ, вспомогательное производство в Воронеже и фабрика Интеграл в Белоруссии.
Также помимо крупных производств в России есть несколько мелких, с технологиями уровня 1.5-10мкм (для Роскосмоса и ко), но они не выполняют коммерческие заказы, и информации по ним очень мало. Так что, общее количество заводов подсчитать трудно.
Микрон и Ангстрем используют оборудование, купленное у ST, AMD и IBM. На Микроне уже реально производятся микросхемы по нормам 90 нанометров на 200мм пластинах (SRAM и Эльбрус). Техпроцесс 65нм неспешно ковыряют, к 2017-2018 году чистый КМОП процесс вероятно таки заработает. На Ангстреме – 600нм на старой линии. 130нм от AMD и 90нм от IBM на 200мм пластинах надеются запустить к концу 2015 года.
В этом месте российские слабоинформированные пессимисты кричат «ужас-ужас, а у Интела — 14 нанометров». Это связано с распространённым заблуждением, согласно которому передовые устройства якобы можно делать исключительно на самом свежем «нанометре». Это, разумеется, не так — передовой процесс может быть слишком дорог или не подходить, например, под температурные характеристики. Простейший пример — очень популярный в России, передовой в своём классе микроконтроллер STM32 (французско-итальянская компания) создан на основе британского ARM Cortex M4, который выпускается с 2011 года и по сегодняшний день. Он сделан на технологии 90 нанометров.
Российские фабрики Микрон и Ангстрем можно применять для производства определённых продуктов, типа микроконтроллеров. Кроме того, они имеют стратегическое значение — вокруг них учатся специалисты, опыт которых пригодится и в контрактных производствах на тайваньской TSMC.
Более сложной является ситуация с братской Белоруссией, в которой завод «Интеграл» живёт на контракты на производство дешёвых микросхем для России. Для модернизации этого завода потребовалось бы много денег, которые Белоруссия пока что вкладывать не спешит. Тем не менее вокруг Интеграла работает большое количество специалистов по микроэлектронике, которых можно использовать для проектирования процессоров.
Старая линия 800нм на «Интеграле» нормально работает, линию на 350нм запускали достаточно долго, но в итоге всё же отладили и запустили. Примечательно, что «Интеграл» имеет сравнительно высокий процент отечественных расходников (начиная от пластин).
Важно понимать, что США накладывают ограничения на трансфер технологии для постройки фабрики в России по самым последним нормам. Но даже строительство фабрики, отстающей от передового рубежа («минус три поколения») потребовало бы вложений в 5-6 миллиардов долларов, при этом дополнительно пришлось бы потратить много ресурсов на обучение специалистов. В этом смысле текущий Микрон и Ангстрем (оборудование в которых было куплено по ценам на порядок меньшим) представляют хороший компромисс для текущего момента. Пока российские проектировщики могут для некоторых проектов использовать Микрон, а для более сложных (как у Байкала) — TSMC.
Стоит также упомянуть Crocus Technology, который готовые CMOS пластины везет в Россию, наносит тут MRAM слои, а потом снова отсылают обратно за рубеж на последние слои.
Нидерландская компания Mapper имеет в России участок производства MEMS компонент. Этот участок уже работает – это фотолитография с микронными нормами, которую Mapper открыл, вероятно, чтобы выполнить формальные требования «Роснано». Возможности получать передовое фотолитографическое оборудование в обход экспортных ограничений США эти участки для России не дают.
Также есть ряд производств СВЧ микросхем на не кремниевых подложках (для АФАР и ко, СВЧ микрополосковые фильтры), с электронной литографией и прочее (ИСВЧПЭ РАН и ко).
Когда проектирование в России разовьётся, вопрос с более дорогими фабриками можно рассмотреть снова. К сожалению, российские инвесторы с "нефтегазовым" мышлением на рыночных условиях не особенно готовы вкладываться в разработку коммерческой микроэлектроники, т.к. начальные оценки долей непривычно высоки по российским меркам.
[править]См. также

[/li]
• Российский ИТ-сектор
• Российская микроэлектроника для космоса: кто и что производит
  

[править]Примечания

• ↑ Примерно в полтора раза дороже, чем аналогичный STM32 в мелком опте. На фоне остальных процессоров (которые дороже аналогов в среднем раз в 10, это прорыв)

источник : http://ruxpert.ru/%D0%EE%F1%F1%E8%E9%F1%EA%E8%E5_%EC%E8%EA%F0%EE%EF%F0%EE%F6%E5%F1%F1%EE%F0%FB

[mahor11]

Материал с http://habrahabr.ru/post/217427/  , автор - amartology
В связи с известными событиями в новостях появились сообщения о том, что США запретили поставки микроэлектроники для российских спутников и военной техники. 
Такое развитие событий может негативно повлиять на состояние российской аэрокосмической и оборонной промышленности, ведь ежегодный импорт электроники для космической промышленности составляет два миллиарда долларов, и это чипы, критически важные для работоспособности спутников. Некоторые чиновники (смотрите статью по ссылке) уже начали предаваться панике и разговаривать о покупке электроники в Китае, который якобы наладил у себя производство всего необходимого. Я же хочу немного рассказать о том, какие микросхемы разрабатываются и производятся для космической отрасли в России. Сразу скажу, что этот обзор никоим образом не претендует на полноту и будет касаться именно микросхем (причем кремниевых), тогда как потребности космоса ими не ограничиваются – нужны еще пассивные компоненты, СВЧ-приборы, силовые дискретные элементы и многое-многое другое, что тоже частично импортируется, а частично разрабатывается и производится в России. Описать это все – задача совершенно непосильная, да и не очень нужная, потому что цель этого обзора – не описать все, что есть, а показать, что не все так плохо, как кажется паникерам. Специфика отрасли такова, что почти вся действительно важная информация закрыта, но кое-что интересное накопать все равно удалось.

[/li]
• 
  

Небольшое отступление-напоминание: микросхемы для работы в космосе должны быть устойчивыми к воздействию радиации. О том, почему это так и как именно радиация влияет на электронные приборы, можно почитать здесь и здесь.
Главная проблема использования импортных комплектующих в аэрокосмической и военной промышленности – то, что эти комплектующие обычно не предназначены для работы в таких условиях (то есть являются обычным ширпотребом, изначально предназначенным для утюгов и холодильников). Эта ситуация сложилась в девяностые годы, когда ничего другого просто не было, а то, что было, стоило больше, чем разработчики космической аппаратуры могли себе позволить. Именно поэтому сроки активного функционирования российских спутников до сих пор очень серьезно отстают от американских или европейских. Например, прекрасный американский бортовой компьютер RAD750 (стоящий на марсоходе Curiosity) в Россию не продавали никогда, а своих его аналогов в России не было до последнего времени. Так что проблема с импортом возникла не вчера, и решать ее начали довольно давно. В 2007-м году была принята федеральная целевая программа «развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники» на 2008-2011 годы. Дальше финальный год программы стал 2015-м, и уже скоро мы с вами должны увидеть ее результаты, которыми в том числе является замещение импортных комплектующих в космической и оборонной промышленности российскими разработками.
Существуют списки микросхем, подлежащих замещению, но они, к сожалению, засекречены. В открытых источниках можно найти информацию (линк на скачивание pdf) о том, что количество позиций в этих списках – сотни или даже тысячи (и это только микросхемы, не говоря о пассивных элементах типа высокоточных резисторов, которых еще больше). Ситуация осложняется тем, что разработчики аппаратуры в подавляющем большинстве случаев хотят, чтобы им сделали «точно такое же, но российское» (то есть речь идет копировании зарубежных разработок вплоть до пин-совместимости), тогда как список наверняка можно сократить в несколько раз за счет разработки набора систем на кристалле, единых для всех разработчиков и настраиваемых под нужды конкретных пользователей. Сюда же идут унификация интерфейсов передачи данных (которой сейчас нет) и другие достаточно очевидные меры. Работа в этом направлении, насколько я знаю, ведется, но вы же понимаете, что разрабатывать бортовую аппаратуру с нуля может оказаться еще дороже, чем разрабатывать большее количество микросхем, чем необходимый минимум.
Фабрики
Собственно обзор разработчиков и производителей микросхем для космической промышленности (и частично военной, так как они достаточно сильно взаимосвязаны) стоит начать с производств, потому что их в России существенно меньше, чем разработчиков, и именно в этой области отставание от заграницы катастрофическое. Я не буду подробно останавливаться на фабриках с проектными нормами более полумикрона, потому что они безнадежно устарели, и какие-то новые разработки на них ведутся разве что от безысходности. Тем не менее, на них делается очень много всего, в первую очередь – микросхемы малой степени интеграции, силовая электроника, СВЧ и т.д. А вот заводов с более-менее современными проектными нормами всего четыре. 
ЗЫ Вот тут, кстати, можно почитать отвлеченный от космоса взгляд двухлетней давности.
Зеленоградский завод «Микрон» (вот пост с красивыми картинками) заявляет на своемсайте наличие технологий:
1) 180 нм объемная технология с EEPROM – уже хорошо известная разработчикам технология, на которой работают практически все, кто имеет такую возможность. По ней же сделаны, например, чипы для билетов московского метро. Наличие EEPROM полезно для таких применений, как встраиваемые микроконтроллеры, нужные не только для космоса, но и для «гражданских» применений. Дизайн-киты доступны разработчикам.
2) 250 нм кремний на изоляторе (КНИ) – по этой технологии уже ведутся отдельные разработки, но о готовых продуктах я еще не слышал. Технология, по-видимому, представляет собой частичный порт 180 нм на пластины кремния на изоляторе. Дизайн-киты доступны разработчикам. 
3) 180 нм КНИ – заявлена 2012-м годом, на практике о ней уже достаточно давно ничего нового не слышно. То есть она в разработке, но когда именно будет готова для проектирования – не очень понятно. Во всяком случае, я нигде не нашел такой информации.
4) 90 нм объемная. Совсем недавно «Микрон» лицензировал у Cadence софт для физической верификации для этой технологии. Никаких упоминаний о конкретных разработках по ней пока найти не удалось, только общие слова о том, что они ведутся.
5) Совсем недавно в новостях появились упоминания технологии 65 нм, но там все пока что на уровне тестовых кристаллов. Серийное производство обещают уже в этом году.
Важная вещь, которую стоит отметить – это цитата с микроновского сайта: «Поставщиками оборудования и материалов, партнерами по созданию инфраструктуры выступили более 50 компаний из 12 стран мира». Это то, что частенько упускают, говоря о преодолении запрета импорта на отечественном производстве – огромное количество запчастей и расходных материалов тоже импортируется, и запрет на их импорт может быть эффективнее запрета импорта готовых микросхем. Надеюсь, что этого не случится в ближайшее время, и что найдутся деньги и ресурсы на то, чтобы организовать производство расходников в России.
«Ангстрем» (и «Ангстрем-Т»), Зеленоград
1) 1,2 мкм кремний на сапфире (КНС) – технологии тысячи лет, но она до сих пор востребована (видимо, консервативными военными заказчиками для микросхем с высокой радиационной стойкостью, для которых надежность и проверенность решений важнее их своевременности).
2) 0,6 мкм, объемный кремний, кремний на сапфире, кремний на изоляторе, возможность изготовления EEPROM, BiCMOS, IGBT. Видимо, хороший процесс для силовой электроники.
3) «Создаваемые» технологии с проектными нормами 350-250 нм. 
4) «Создаваемые» технологии с проектными нормами 130, 110 и 90 нм.
История «создания» технологий на «Ангстреме» долгая, трудная и пока не разрешившаяся. Процесс и оборудование 130 нм были куплены у AMD, 90 нм – у IBM. Каждый год уже лет пять говорят, что вот-вот все будет, но пока что никак.
По поводу радиационной стойкости на сайте «Ангстрема», кстати, написан отборнейшийбред на тему того, что их кремний на сапфире – единственный подходящий техпроцесс в России и что практика показала невозможность изготовления радиационностойких схем на технологиях меньше 250 нм. Посмотрим, что будет, когда они запустят 130 и 90 нм :-) Физику вряд ли выучат, а вот наличие практики производства может положительно сказаться на понимании того, что в штатах чипы для космоса уже проектируют на 45 нм, а в России – на 65 (правда зарубежном).
НИИ системных исследований РАН, Москва
Фабрика НИИСИ РАН находится на территории Курчатовского института в Москве и обладает технологиями с проектными нормами 500, 350 и 250 нанометров на пластинах объемного кремния и КНИ. Изначально не предназначена для крупносерийного производства и позиционируется как «исследовательская фабрика Академии наук». Большинство производимых здесь микросхем разработаны самим НИИСИ, однако фабрика работает и с внешними заказчиками, например, с воронежским НИИЭТ, который производит здесь свои радиационностойкие микроконтроллеры.
Других подробностей нет, а последние открытые публикации о фабрике датируются чуть ли не временем ее открытия.
«Интеграл», Минск
Минский «Интеграл» считается нашими военными и прочими инстанциями отечественным предприятием со всеми вытекающими обстоятельствами. Занятно, не правда ли?
Основные технологии «Интеграла» – старые, с проектными нормами 0,8 мкм и больше, однако в последние несколько лет белорусы самостоятельно спроектировали и запустили технологии 0,5 и 0,35 мкм на объемном кремнии и КНИ. У них всего три металла (что мало для микропроцессора), однако «Интеграл» разрабатывает на них микросхемы SRAM с емкостью 1 Мбит и высокой радиационной стойкостью, а также аналоговые микросхемы.
В докладах с научных конференций фигурируют также технологии 0,18 мкм и 0,5-0,25 мкм BiCMOS, флэш-память (единственная на территории СНГ?) и FRAM.
Подавляющее большинство (если не все) разработок на своих технологиях «Интеграл» ведет самостоятельно.
На этом все. Выглядит немного печально, не находите? Да, радиационностойкой электронике для космоса не всегда требуются такие же проектные нормы, как обычной, и отставание в несколько поколений не очень страшно (марсоход Curiousity на 250 нм прекрасно работает), но все же новые радстойкие процессоры BAE systems разрабатываются по технологии 45 нм, а у нас пока что до промышленного освоения 90 нм дело не дошло. С другой стороны, еще пять лет назад практически ничего этого не было, а сегодня у российских заводов есть вполне реальные возможности обеспечить космонавтику микроэлектроникой собственного производства.
Разработчики
Теперь о разработчиках. Их намного больше, чем производителей, но до недавнего времени было нормальной практикой изготавливать разработанные в России микросхемы где-нибудь за рубежом, например, на Тайване (TSMC), в Германии (XFAB) или в Израиле (Tower). Во времена, когда ничего лучше 0,8 мкм в России не было, на это закрывали глаза даже военные, считая, что «разработано в России» = «российское». Сейчас времена несколько изменились, и российские разработчики все больше изготавливают свои продукты на «Микроне» (то есть там не только чипы для метро делают).
Необходимо также отметить тот факт, что подавляющее большинство российских разработчиков микроэлектроники так или иначе завязаны на бюджетные деньги и крупные заказы, особенно космические или военные, а сугубо коммерческих заказов немного. С другой стороны, существенную долю прибыли нескольких предприятий (например «ВЗПП-Микрона» и «Ангстрема») составляет экспорт. Впрочем, я отвлекаюсь от основной темы обзора, так что ограничусь замечанием, что представленные ниже продукты – это далеко не все, что производится, а для многих компаний космическая тематика не является основной.
«Миландр», Зеленоград
ЗАО ПКК «Миландр», базирующийся в Зеленограде – компания с двадцатилетней историей и, что более важно для нас, с самым подробным среди всех российских микроэлектронных компаний сайтом. На нем удалось найти вот что:
1645РУ2Т – статическое ОЗУ (SRAM) емкостью 64 Кбит. В серийном производстве с 2008 года.
1645РУ5У – статическое ОЗУ (SRAM) емкостью 4 Мбит. ОКР заканчивается в 2014 году.
Судя по годам выпуска, первая микросхема выпускается на какой-то совсем старой технологии, вторая – 180 нм (наверняка на «Микроне»).
По ссылке (осторожно, трафик) можно найти фотографии радиационностойкого 8-битного микроконтроллера 1886ВЕ10 (аналог PIC17), информации о котором на сайте почему-то нет.
Технология – микроновские 180 нм, по радстойкости полный фарш из кольцевых транзисторов и многотранзисторных запоминающих элементов. Точных данных в открытом доступе нет, но микросхема с такими методами защиты должна выдерживать ядерный взрыв, не то, что долговременный полет в космосе.
1645РТ2У – однократно программируемое ПЗУ (antifuse) емкостью 256 кбит. ОКР сдан в 2013 г.
Вот здесь можно посмотреть, как она выглядит. Проектные нормы, судя по вскрытому кристаллу, 680 нм.
5576РТ1У – однократно программируемое ПЗУ (antifuse) емкостью 1 Мбит. ОКР сдан в 2013 г. Проектные нормы, скорее всего, 180 нм (технология «Микрона»).
Для других микросхем «Миландра» радиационная стойкость не заявлена, однако например в новостях на сайте можно найти такую строчку: «Обновлены параметры стойкости к спецфакторам для микросхемы 1310ПН1У (значительно улучшены)». 1310 – это индуктивный преобразователь питания, для которого радиационная стойкость не заявлена. Если все микросхемы, поставляемые с пятой приемкой, имеют хотя бы какую-то стойкость к радиации, то у «Миландра» есть еще довольно широкий набор микросхем интерфейсов, управления питанием и АЦП/ЦАП.
Перспективная разработка «Миландра» – их первый радиационностойкий и сбоеустойчивый микропроцессор. Он пока что не имеет собственного обозначения и презентуется на различных конференциях под именем «Обработка-13». (ссылка на скачивание pdf) По ссылке – презентация об устройстве процессора и его проектировании в части обеспечения радиационной стойкости. Там есть интересные и спорные решения, но выглядит впечатляюще (за исключением совместной работы ядер, пожалуй).
Процессор – двухъядерный ARM Cortex-M4F с режимами раздельной работы ядер и аппаратным дублированием. Тактовая частота – 100 МГц, SRAM 32 кбайт, ПЗУ 128 кбайт, широкий набор интерфейсов и аналоговой периферии.
Производиться «Обработка-13» будет на немецкой фабрике XFAB. 
НПЦ «Элвис», Зеленоград
«Элвис» в настоящее время активно продвигает собственную продукцию в космическую отрасль, активно сотрудничая с заводом «Микрон» в части технологии и с НИИ «Субмикрон» в части производства космической аппаратуры. Также «Элвис» участвует в международной рабочей группе по разработке стандарта передачи данных SpaceWire, на который в ближайшей перспективе переходит Европейское космическое агентство и, возможно, Роскосмос.
Пробная ласточка «Элвиса» в части аэрокосмических применений – микросхема памяти1657РУ1У (SRAM 4Мбит), изготовленная по зарубежной технологии 250 нм. 
Не хотелось бы язвить, но на подробной страничке с информацией о микросхеме (побольше таких бы) в параметрах радиационной стойкости можно найти вот что: «суммарная накопленная доза 330 крад, КТЗ 500 крад», а в параметрах, записанных в факторах согласно ГОСТ (внизу таблицы), цифра другая. Какая именно – не скажу, потому что этот ГОСТ – секретный, в отличие от аналогичных стандартов наших американских заклятых друзей. Кроме того, ходят слухи, что испытания первых микросхем проводились по каким-то специально обученным методикам, так что в том, что все работает действительно хорошо, есть некоторые сомнения.
1892ВМ8Я – двухъядерный процессор с ядром общего назначения (совместимо с MIPS-32) и ядром цифровой обработки сигналов. Тактовая частота 80 МГц, 480 MFLOPs при вычислениях с плавающей точкой, широкий набор интерфейсов – итого достаточно серьезная машина получается. Технология, как и предыдущей схемы памяти, 250 нм КМОП (зарубежная).
Сейчас «Элвис» разрабатывает несколько аналогичных процессоров на микроновских технологиях 180 нм и 250 нм КНИ, но результаты еще не пошли в серию. Разрабатываемый комплект микросхем «Мультиборт» был на днях представлен на выставке «Новая электроника», а на сайте «Элвиса» я нашел вот этот документ (ссылка на скачивание pdf)
В комплекте обозначено более двадцати микросхем с годом начала выпуска вплоть до 2014-го: микропроцессоры, АЦП, контроллеры внешних устройств и коммутаторы, позволяющие полностью организовать сеть передачи данных на борту космического аппарата.
После отработки решений на зарубежных фабриках «Элвис» делает все перспективные микросхемы полностью в России на «Микроне» (проектные нормы 180 и 90 нм).
НИИСИ РАН, Москва
НИИ системных исследований Российской академии наук (НИИСИ РАН) имеет самый большой опыт среди российских разработчиков процессоров для космоса (с 2001 года) и выпускает серию микропроцессоров с системой команд «КОМДИВ» (имеющей определенное сходство с MIPS32). (Ссылка на википедию, читать источники внизу страницы).
5890ВЕ1Т (КОМДИВ32-С) – 32-битный микропроцессор с встроенным интерфейсным контроллером, 33 МГц, технология 500 нм КНИ. Судя по открытым источникам, давно и успешно летает в системах управления космических аппаратов.
5890ВМ1Т (КОМДИВ-32Р) – 32-битный микропроцессор с повышенной стойкостью к одиночным сбоям. 33 МГц, 500 нм КНИ. Вот статья про него в американском научном журнале Transactions on Nuclear Science
5890ВГ1Т – двухканальный интерфейсный контроллер интерфейса MIL-STD-1553.
1900ВМ2Т (Резерв-32) – 32-битный микропроцессор с аппаратным троированием на уровне составных частей ядра и защитой от одиночных сбоев. Тактовая частота 66 МГц, технология 350 нм.
Статическое ОЗУ (SRAM) 1 Мбит, время обращения 30 нс. Технология КНИ 350 нм.
Четыре процессора, указанных выше, производятся серийно, а на 2014 и 2015 год заявлено начала выпуска еще четырех процессоров.
1907ВМ014 – 32 бита, частота 100 МГц, технология 250 нм. На кристалле системный контроллер, SpaceWire, Ethernet и интерфейс MIL-STD-1553.
1907ВМ038 – 32 бита, частота 125 МГц, технология 250 нм. На кристалле интерфейсы SpaceWire и Serial RapidIO.
1907ВМ044 – 32 бита, 66 МГц, 250 нм, встроенный системный контроллер, троирование ядер и повышенная стойкость к одиночным сбоям, SpaceWire.
1907ВМ028 – 64 бита, 150 МГц, 250 нм, встроенный системный контроллер, два уровня кэш-памяти (у остальных – один), Serial RapidIO, Ethernet.
У всех процессоров НИИСИ, выполненных на технологии КНИ, стойкость к полной поглощенной дозе, достаточная для космических применений, отсутствует тиристорный эффект, а также применены (у всех, кроме 5890ВЕ1Т) специальные меры для повышения стойкости к одиночным сбоям (коды Хэмминга в кэш-памяти, специальные ячейки SRAM, аппратное троирование на уровне составных блоков ядра процессора).
Кроме того, у НИИСИ есть еще вот такой ОКР: «Разработка 128-разрядного высокопроизводительного микропроцессора на структурах КНС/КНИ 0,25 мкм, совместимого с архитектурой КОМДИВ, для систем цифровой обработки сигналов», шифр «Схема-10». То есть это уже не 32 или 64 бита, а целых 128. Работа начата в 2012-м году.
НТЦ «Модуль», Москва
«Модуль» производит DSP процессоры с собственной оригинальной архитектурой и вычислительные модули на основе своих и чужих процессоров, в том числе для космических применений.
Главная собственная микросхема «Модуля» DSP Neuromatrix (Л1879ВМ1). Тактовая частота 40 МГц, технология 0,5 мкм (Samsung).
Микросборка 2605ВГ1Т – логика и приемопередатчик интерфейса MIL-STD-1553 со встроенной памятью.
1895ВА1Т – логическая часть контроллера канала интерфейса MIL-STD-1553
1879ВА1Т – интерфейсный контроллер для связи вычислительного процессора с интерфейсом MIL-STD-1553
НИИМА «Прогресс», Москва
НИИМА «Прогресс» является одним из головных разработчиков приемников и передатчиков ГЛОНАСС.
5512БП2Ф – система на кристалле с микропроцессорным ядром и базовым матричным кристаллом, программируемым под нужды пользователя. Технология 180 нм («Микрон»), рабочая частота процессора 150 МГц, арифметического сопроцессора 50 МГц. Процессорное ядро – «Кварк» компании КМ211
«СБИС с МП ядром СнК Алмаз-9» – тот же самый набор периферии с другим ядром и на технологии КНИ 240 нм («Микрон») для повышения радиационной стойкости. Завершение ОКР в 2014 году.
Дизайн-центр «Союз», Зеленоград
ДЦ «Союз» разрабатывает аналого-цифровые базовые матричные кристаллы на базе «микроновской» технологии КНИ 0,24 мкм. Завершение ОКР намечено на 2014 и 2015 год
5400БК1Т, 5400БК2У – общего назначения. 110к цифровых вентилей, 50к «аналоговых» транзисторов, 56 ОУ, 56 компараторов, 6 АЦП, 6 ЦАП, источник напряжения и другие блоки
5400ТР014 – прецизионный. 110к цифровых вентилей, 10к «аналоговых» транзисторов, 3- ОУ, 2 АЦП, 2 ЦАП, 2 УВХ, источник напряжения и т.д.
P.S. Базовый матричный кристалл — это микросхема из базовых ячеек без нескольких верхних слоев металлизации, при помощи которых ячейки можно соединить нужным заказчику образом. Этакий допотопный аналог ПЛИС. До сих пор востребованы, что характерно.
НПК «Технологический центр» МИЭТ, Зеленоград
НПК «Технологический центр» МИЭТ работает с «Микроном» и имеет собственную фабрику с проектными нормами 1,5 мкм, на которой они успешно делают радиационностойкие микросхемы малой степени интеграции и базовые матричные кристаллы, а также полузаказные СБИС на основе этих БМК – контроллеры интерфейсов, внешних устройств, приемопередатчики и т.д.
«Мультиклет», Екатеринбург
Уральская компания «Мультиклет», развивающая собственную оригинальную процессорную архитектуру, анонсировала выход в 2015-м году радиационностойкого четырехъядерного микропроцессора. Других подробностей пока нет, производство, насколько я понимаю, планируется за границей. Пост о существующих процессорах — вот.
КТЦ «Электроника», ВЗПП-С, ВЗПП-Микрон, Воронеж
Воронежские предприятия – осколки огромного некогда НПО «Электроника» и Воронежского завода полупроводниковых приборов (ВЗПП). Его отдельные части продолжают работать и сейчас, но разделить, кто чем занимается, довольно сложно, потому что информации очень мало, а данные в даташитах частично пересекаются. Дабы не распыляться, перечислю три предприятия – КТЦ «Электроника» и две инкарнации Воронежского завода полупроводниковых приборов – ВЗПП-С (с – это сборка) и ВЗПП-Микрон.
Основную продукцию всех трех предприятий составляют ПЛИС и микросхемы малой степени интеграции. Со вторыми все более-менее ясно: это производимые, наверное, еще с советских времен (на соответствующих проектных нормах) дискретные элементы силовой электроники и логические микросхемы серий 1504, 1505 и т.д. Удивительно, но факт: основная статья доходов ВЗПП-Микрон, судя по микроновскому сайту – это экспорт, а сайт самого ВЗПП-Микрон вообще англоязычный.
С ПЛИС все интереснее, потому что они очевидно предназначены для импортозамещения продукции компании Altera, с которой они программно совместимы. Разрабатывает их, судя по всему, КТЦ «Электроника».
Емкость двух обозначенных на сайтах ПЛИС составляет 50к и 200к вентилей, производятся они на немецкой фабрике XFAB. Еще несколько ПЛИС, стойких к воздействию радиации сейчас разрабатывается на базе технологий «Микрона». 
НИИЭТ, Воронеж
Еще одно воронежское предприятие, работающее для космической промышленности – ОАО «НИИ Электронной техники» (НИИЭТ).
НИИЭТ разрабатывает широкий набор микроконтроллеров (8-бит MCS-51, AVR, 16-бит MCS-96, C166), DSP (аналоги Texas Instruments), АЦП/ЦАП и других. Производство, судя по заявленным возможностям предприятия – на XFAB.
В каталоге предприятия три радиационностойких микросхемы:
1830ВЕ32У/1830ВЕ32АУ – 8 бит, 12/16 МГц, 256 байт ОЗУ (аппаратно троированного!), ПЗУ нет, функциональный аналог Intel 80C51FA
1874ВЕ05Т – 16 бит, 20 МГц, 488 байт SRAM, функциональный аналог Intel 196
Все радиационностойкие микросхемы, в отличие от обычных аналогов, производятся в России, на фабрике НИИСИ РАН по технологии 0,5 мкм КНИ.
В таблице перспективных радиационностойких разработкок на ближайшие два года почти десяток позиций, самые интересные из которых – семейство ЦАП, два DSP и микропроцессор с архитектурой SPARC (аналог широко применяемых как в Европе, так и в России процессоров LEON3, поставки которых в Россию совсем недавно прекратились). Удивительно кстати то, что этот процессор делает НИИЭТ, а не например Московский центр SPARC-технологий (МЦСТ). Видимо опыт проектирования радстойких изделий оказался важнее опыта проектирования SPARC.
И последнее предприятие в списке – минский завод «Интеграл»
В линейке продукции специального назначения «Интеграла» — статическая и динамическая память (самая большая – 1 Мбит, как SRAM, так и ПЗУ), небольшие микроконтроллеры, интерфейсные микросхемы, БМП и ПЛИС, а также силовые и дискретные приборы. Подавляющее большинство – на старых технологиях. Вот пара примеров:
1655РР1Т – 256 кбит флэш-память, время выборки 150 нс, время записи 10 мс.
1659РУ1Т – SRAM 256 кбит, время выборки 50 нс. КНИ технология.
1666РЕ014 – FRAM 1 Мбит. 
1881ВГ4Т – 8-битный микроконтроллер (AVR) с встроенной флэш-памятью, SRAM и аналоговой периферией. Тактовая частота 4 МГц.
1880ВЕ1У – 8-битный микроконтроллер (MSC-51) со встроенным 10-битными АЦПю Тактовая частота 24 МГц.
1451БК2У – аналоговый базовый матричный кристалл.
5577CX3T – однократно программируемая ПЛИС на 2000 эквивалентных вентилей. 
Выводы
Все не так плохо, как кажется (и как могло бы быть). Работ по созданию отечественной электроники для военных и космических применений идет много, и обойтись без американских чипов в обозримой перспективе вполне можно. 
Отстаем все равно сильно, хотя и не так катастрофически, как в «обычной» микроэлектронике.Сейчас, правда, вопрос ставится не о том, чтобы догнать и перегнать, а о том, чтобы не остаться у разбитого корыта.
Ситуация осложняется тем, что потребители электроники не хотят переходить на отечественные разработки (и их можно понять, потому что, к сожалению, по качеству и особенно по техподдержке и документации российские разработки рядом не лежали с импортными), а когда переходят – хотят получать копии, что сильно раздувает количество микросхем, которые надо разработать. Для того, чтобы российские разработчики микросхем смогли обеспечить разработчиков бортовых систем всем необходимым, нужно еще очень много работать.
Постскриптум
На этом можно завершить обзор, но у меня есть небольшой постскриптум относительно того, что еще ждет нас в ближайшие годы. Подавляющее большинство работ, представленных в обзоре, финансируются из бюджета, а значит информацию можно найти на сайте госзакупок. Если погуглить его на предмет работы под названием «Обработка-13», то найдется крайне любопытный документ от мая 2012-го года (ссылка на скачивание файла).
В нем очень много всего интересного, например закрытый конкурс департамент промышленности обычных вооружений боеприпасов и спецхимии, где у работ нет формулировок, а есть только названия. Есть там работа «Расширенные экспериментально-морфологические и медицинские исследования композиционных костнопластических материалов для эффективной регенерации костной ткани» и есть несколько десятков работ по радиационностойкой элементной базе, которые должны закончиться в 2014-м и 2015-м годах. И это, напомню, одна госзакупка за май 2012.
Нас интересуют лоты закупок 110/11-ФЦП1-12.04ок, 111/11-ФЦП1-12.04ок, 112/11-ФЦП1-12.04ок, 117/11-ФЦП1-18.04ок.
ОКР «Разработка радиационно-стойкой СнК, реализующей сбое и отказоустойчивый 32-разрядный RISC-процессор с резервированием на кристалле и набором интерфейсов», шифр «Обработка-10».
ОКР «Разработка радиационно-стойкой трехядерной микросхемы сигнального микропроцессора с шестью портами SpaceFibre», шифр «Обработка-11». Видим SpaceFibre – говорим «Элвис»
ОКР «Разработка высокопроизводительного 32-разрядного процессора архитектуры SPARC V8 с повышенной стойкостью к СВВФ, четырьмя портами SpaceFibre, двумя портами CAN 2.0 B, интегрированными контроллерами PCI 2.2, Ethernet и USB 2.0», шифр «Обработка-12» – а вот и LEON от НИИЭТ. 
ОКР «Разработка спецстойкого 32 разрядного RISC процессора на основе архитектуры ARM для аппаратуры спецстойкой телеметрии, бортового вычислителя, радиолокационного корректора систем автономной навигации КМОП-КНИ с проектными нормами 0,25...0,3 мкм», шифр «Обработка-13» — это «Миландр», о процессоре я писал выше.
ОКР «Разработка радиационно-стойкого DSP-микроконтроллера для управления электроприводом», шифр «Обработка-14» — вот это, кажется, НИИЭТ.
ОКР «Разработка комплекта радиационно-стойких СБИС для построения аппаратуры КИС, телеметрии служебных систем космических аппаратов», шифр «Обработка-15».
ОКР «Разработка и изготовление на отечественном производстве микросхем спецстойкого масочного ПЗУ емкостью 8...16 Мбит», шифр «Засечка-6».
ОКР «Разработка и изготовление на отечественном производстве радиационностойкой СБИС СОЗУ информационной емкостью 4 Мбит с повышенным быстродействием», шифр «Засечка-8».
ОКР «Разработка и освоение БИС ОЗУ с сегнетоэлектрическими (FRAM) элементами памяти емкостью до 1 Мбит», шифр «Засечка-9». Ого какая. Интересно, кто делает? Сегнетоэлектрики вообще не восприимчивы к радиации и могут работать в космосе очень долго. Жаль только, что очень медленно.
ОКР «Разработка 128-разрядного высокопроизводительного микропроцессора на структурах КНС/КНИ 0,25 мкм, совместимого с архитектурой КОМДИВ, для систем цифровой обработки сигналов», шифр «Схема-10». КОМДИВ – это НИИСИ.
ОКР «Разработка конструктивно-технологического базиса и библиотеки стандартных элементов с технологическими нормами 0,25 мкм КНИ, обеспечивающей достижение экстремальных уровней радиационной стойкости не менее 6Ус», шифр «Схема-12».
ОКР «Разработка СФ-блоков серийно выпускаемых микропроцессоров и микроконтроллеров серий 1867, 1830, 1874 для радиационно-стойкой КНИ технологии», шифр «Схема-13». Это контролеры НИИЭТ, копии интеловских. Значит будут делать на «Микроне» или в НИИСИ радстойкие версии.
ОКР «Разработка энергонезависимой радиационно-стойкой однократно программируемой пользователем логической матрицы ёмкостью 30-50 тыс.вентилей», шифр «Алмаз-5».
ОКР «Разработка ряда радиационно-стойких БМК: БМК-400 и БМК-1000», шифр «Алмаз-6». Это дизайн-центр «Союз» почти наверняка. Те самые два БМК выше.
ОКР «Разработка ряда радиационно-стойких БИС цифрового синтезатора частоты», шифр «Цифра-16».
ОКР «Разработка микросхемы аналогового ключа с полосой частот не менее 1...2 ГГц», шифр «Цифра-17».
ОКР «Разработка и освоение спецстойких DC-DC преобразователей напряжения», шифр «Питание-7». А вот два примера, очень далеких от микропроцессоров. То есть разрабатывается и другая элементная база, что очень хорошо.
ОКР «Разработка радиационно-стойкого квадратурного модулятора для диапазона рабочих частот 30-40ГГц», шифр «Высотка-13».
ОКР «Разработка мощных радиационно-стойких быстродействующих СВЧ переключателей, модуляторов, фазовращателей и защитных устройств на pin-диодах на SiC для дм- и см-диапазонов длин волн», шифр «Высотка-14».
ОКР «Разработка модельного ряда специализированных СБИС для применения в унифицированных узлах служебной аппаратуры КА», шифр «Схема-11». Это не «Мультиборт» ли?
ОКР «Разработка серии оптоэлектронных приборов, предназначенных для эксплуатации в экстремальных условиях, на основе широкозонных полупроводниковых структур, многослойных гетероструктур и их соединений», шифр «Оптрон-4». Вот такое совсем не знаю кто делает, в обзоре выше точно нет. Может быть «Светлана»?www.svetlanajsc.ru/index.php/ru/
ОКР «Разработка сложнофункциональной СБИС 16-разрядного микроконвертера со встроенной аппаратной реализацией алгоритмов кодирования/декодирования информации», шифр «Сложность-12».
ОКР «Разработка комплекта СБИС типа «система на кристалле» для навигационного приемника Глонасс/GPS с низким энергопотреблением», шифр «Сложность-13». Это почти наверняка НИИМА «Прогресс».
ОКР «Разработка комплекта микросхем управления взрывательными устройствами малокалиберных боеприпасов», шифр «Сложность-14». А вот чисто военная разработка. 
ОКР «Разработка микросхемы контроллера периферийных интерфейсов КПИ-2 для многоядерных микропроцессоров с архитектурой «Эльбрус» с суммарной пропускной способностью ввода/вывода не менее 16 Гбайт/с», шифр «Процессор-8». 
МЦСТ и их собственная архитектура «Эльбрус». К космосу отношения не имеет, но попало в ту же самую программу закупок.
На этом, пожалуй, всё.

[Наперстянка]

mahor11 пишет:
Небольшое отступление-напоминание: микросхемы для работы в космосе должны быть устойчивыми к воздействию радиации. О том, почему это так и как именно радиация влияет на электронные приборы, можно почитать здесь

   " Резюме
Использование гражданских микросхем в космосе ограничено эффектом защелкивания, и возможно в лучшем случае на низких орбитах. На высоких орбитах и в дальнем космосе — нужны специальные радиационно-стойкие микросхемы, т.к. там мы лишены защиты магнитного поля земли, а от высокоэнергетических частиц космической радиации не спасет и метр свинца. "  
     Чего-то я не понял. Разве десять метров свинца не спасут "отца русской демократии? 

[FarEcho]

Наперстянка пишет:
Чего-то я не понял. Разве десять метров свинца не спасут "отца русской демократии?

Конечно, спасли бы. Если бы хватило дури (в смысле - грузоподъемности имеющихся ракета-носителей и в прямом смысле) свинцовую защиту десятиметровой толщины в космос поднимать. 

[Наперстянка]

FarEcho пишет:

Наперстянка пишет:
Чего-то я не понял. Разве десять метров свинца не спасут "отца русской демократии?

Конечно, спасли бы. Если бы хватило дури (в смысле - грузоподъемности имеющихся ракета-носителей и в прямом смысле) свинцовую защиту десятиметровой толщины в космос поднимать.  

  Так ведь защита-то от "пуль" не со всех сторон нужна, а только со сторны солнца, значит стержня в пол тонны хватит с избытком.

[FarEcho]

Наперстянка пишет:
Так ведь защита-то от "пуль" не со всех сторон нужна, а только со сторны солнца, значит стержня в пол тонны хватит с избытком.

Э-э, батенька. Со стороны Солнца излучение как раз достаточно мягкое, его и слой воды хорошо ослабляет. А вот галактические космические лучи, они со всех сторон. Интенсивность их, конечно, несравнимо ниже, Зато энергия - на много порядков выше. И лавины всякой заряженой гадости и жестких гамма-квантов от единичного взаимодействия такой частицы с чем-то в корпусе АМС (или, кстати, в той же защите), воспринимаются обычной электроникой совершенно без энтузиазма. Ослабить тоже, конечно, можно, но стойкая к радиации электроника, существенно удешевляет задачу.

[Наперстянка]

   Раз такое дело, то остается дублировать микросхемы при разнесении их в пространстве во все стороны, тут бы квантовая связь между микросхемами и пригодилась (например, внутри сферического корпуса компьютера).

[FarEcho]

Вопрос практического использования квантовой запутанности пока даже теоретически проблематичен. 

[АниКей]

нам бы без бумаг научиться обходиться  

В Донском филиале Центра тренажеростроения совместно с Ракетно-космической корпорацией «Энергия» им. С.П. Королева рассмотрены результаты апробации комплекса виртуальных руководств космическими экспериментами на борту Российского сегмента Международной космической станции.04.02.2016  http://swsys.ru/index.php?page=show_news&id=366&lang=

 

Одной из главных миссий человека в космосе являются научные исследования. Для их проведения разрабатываются методические документы и комплекс средств информационной поддержки. В настоящее время идет процесс переноса бортовых инструкций с традиционных бумажных носителей на компьютерную основу.

С 2011 года экипажами Российского сегмента Международной космической станции (МКС) проводится космический эксперимент ВИРУ. Задача эксперимента – проверить на примере нескольких научных работ («Ураган», «Релаксация» и др.) возможность и эффективность использования для информационной поддержки специально разработанных виртуальных руководств научными космическими экспериментами.

По итогам использования комплекса ВИРУ космонавтами и наземным персоналом был сделан однозначный вывод о целесообразности использования на борту компьютерной (безбумажной) бортовой документации. В результате исследований создан базис для широкого внедрения на борту МКС виртуальных руководств. В то же время значительно расширились требования к функциональным возможностям электронной бортовой документации, в частности, поставлен вопрос об использовании для ее обработки и воспроизведения планшетных компьютеров.

До настоящего времени экспертами не принято окончательное решение о выборе мобильной ОС, поэтому создаваемые планшетные прототипы имеют возможность работы на трех основных ОС: Windows, iOS и Android.

Разработана перспективная модификация комплекса ВИРУ в планшетной реализации, обеспечивающая все отработанные ранее функциональные возможности.

По рекомендациям экипажей в систему заложены дополнительные функции.

Подробное описание дается в статье «Информационная поддержка космических экспериментов», авторы: Степанов В.В., Андреев Д.А. (Донской филиал Центра тренажеростроения, Новочеркасск), Обыденов С.С. (Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С.П. Королева, г. Королев).

[mahor11]

Чего-то я не понял. Разве десять метров свинца не спасут "отца русской демократии?

Я бы предпочёл цирконий...

[АниКей]

Москва, 19 февраля. России вполне по силам стать одним из лидирующих разработчиков и поставщиков программного обеспечения на планете. Об этом в пятницу заявил премьер-министр Российской Федерации Дмитрий Медведев, который принял участие на заседании правительства, посвященного развитию информационных и суперкомпьютерных технологий.
При этом он уверен в том, что абсолютное лидерство в этой сфере невозможно, однако российская сторона должна выглядеть достойно в этом соревновании. Это также важно по той причине, что Медведева крайне беспокоит зависимость страны от импортного софта
«Может быть, для какой-то другой страны — небольшой или с иным научным потенциалом, с иной историей, со слабыми математическими возможностями и неразвитыми математическими школами — эта задача, может быть, была бы и не под силу, но у нас и возможности, и компетенции достаточны, много талантливых людей, которые этим занимаются и, конечно, наша страна, очевидно, может выйти на этот рынок», — объяснил российский политик.
Напомним, ранее глава государственной корпорации по космической деятельности «Роскосмос» Игорь Комаров проинформировал о том, что российское правительство не планирует урезать расходы в рамках федеральной космической программы.
  http://riafan.ru/503999-medvedev-gotov-prevratit-rossiyu-v-rai-dlya-programmistov

[Старый]

АниКей пишет:

Москва, 19 февраля. России вполне по силам стать одним из лидирующих разработчиков...

Россию всё по плечу. Но более сильным фактором служит то что ей всё по#$ю.

[АниКей]

20.02.2016 Официальный интернет-портал Правительства РФ
     О российских информационных и суперкомпьютерных технологиях

20.02.2016 Официальный интернет-портал Правительства РФ
     Дмитрий Медведев посетил федеральный ядерный центр в Сарове

[triage]

АниКей пишет:
20.02.2016 Официальный интернет-портал Правительства РФ
     О российских информационных и суперкомпьютерных технологиях

 20.02.2016 Официальный интернет-портал Правительства РФ
     Дмитрий Медведев посетил федеральный ядерный центр в Сарове

В оригиналах побольше мультмедийности чем на vpk.ru           (типа видеозаписи общения Медведева с гражданами или вступительного слова Медведева и списка участников)

О российских информационных и суперкомпьютерных технологиях
 http://government.ru/news/21883/

Дмитрий Медведев посетил федеральный ядерный центр в Сарове
 http://government.ru/news/21881/


по импортозамещению

Проблема, с которой мы сегодня сталкиваемся, состоит в том, что российские компании по-прежнему зависят от импортного программного обеспечения. Это, конечно, зависимость разная. По отдельным направлениям – на 90%, по некоторым мы сделали существенные шаги вперёд, но в любом случае в связи с этим возникает целый ряд трудностей, особенно когда речь идёт о создании крайне важной для нашей страны продукции. Когда речь идёт о бытовых целях, это, может быть, не столь критично, а вот когда речь идёт об именно промышленном использовании, это приобретает подчас исключительно важное значение. Проще говоря, либо мы попадаем в зависимость от того или иного производителя программ, либо нам в какой-то ситуации просто отказывают в доступе. И то, и другое для развития экономики, естественно, весьма проблематично.

а при отечественном они не попадут в зависимость    

Очевидно, что сами по себе программные продукты стоят недёшево. Ежегодный рынок только инженерных программ по управлению предприятиями оценивается в более чем 90 млрд рублей. Но их же нужно ещё обслуживать, их нужно обновлять. За бесплатно никто это не делает, и одно дело, когда это всё-таки наши программы, и другое дело, когда за них приходится платить в иностранной валюте.

когда наши это другое дело      

Базовые бренды, которые на сегодняшний день присутствуют на нашем рынке: и «Проинженер», и операционная система Windows, и система управления «Саб», и система управления базами данных (майкрософтовская) – безусловно, это очень серьёзные продукты. Но сегодняшняя жизнь показывает, что международное разделение труда, переход на открытую платформу, которую начинают использовать ведущие страны мира, говорит о громадности и важности этой задачи и необходимости её реализации.

международное разделение труда и импортозамещение

Давайте начнём с «Роскосмоса», например. Пожалуйста, Игорь Анатольевич.

ниочем

Работа, которая ведётся по замещению этого продукта, строится в двух направлениях. Первое – это попытка получения доступа к первичным кодам, на которых работают иностранные коллеги.

один скриншот из презентаций
 

[АниКей]

Ядерная защита от иностранного софта
Ведомости
Гендиректор Роскосмоса Игорь Комаров на совещании в Сарове упомянул о положительном результате тестов. Год труда программиста обходится в 1 ...

[PIN]

"Чтобы разработать операционную систему, нужно, чтобы 200–300 программистов трудились 2–3 года – это 1–1,5 млрд руб."

Да нет. Опыт одного из нынешних партнеров именно по этой программе говорит, что можно обойтись в 10 раз меньшими средствами, чтобы получить успешно продаваемую госструтурам ОС. Причем, ровно тем же путем, что и "Синергия" РФЯЦ - лепкой своего дистрибутива Линукс. 

[АниКей]

«Гербарий» собирает инженерные программы

Фонд перспективных исследований создаст магазин приложений для отечественной платформы «Гербарий», предназначенной для разработки инженерного ПО.

Частные разработчики смогут создавать свои модули и предлагать их к продаже на специальном веб-портале проекта, пояснил его руководитель Иван Голубушин. Ближайшая аналогия такого портала – AppStore и Google Play, сайт, куда потребители заходят, чтобы получить доступ к приложениям. По словам Голубушина, инструментарий «Гербария» можно использовать для создания собственных программ-модулей, которые будут расширять возможности базовых версий продуктов. Сами модули начнут выставляться на продажу подобно играм и программам на сайтах мобильных операционных систем. «Там будет стоять ценник, как и в любом магазине приложений, но в случае доводки модуля под конкретные задачи потребитель и разработчик должны договариваться о стоимости индивидуально», – уточнил Голубушин. Он не исключил, что некоторые модули потребители смогут получать бесплатно. В проекте ФПИ первым продуктом станет платформа визуализации инженерных данных. «Я не удивлюсь, если со временем мы получим решение с полной функциональностью и абсолютно бесплатное, предназначенное для решения широкого круга инженерных задач», – отметил руководитель проекта. Сейчас, по его словам, создание «Гербария» как единой среды управления инженерным ПО завершено на 60 процентов. Сама же платформа разработана на 70 процентов, но к концу года будет готова полностью.

Опубликовано в выпуске № 7 (622) за 24 февраля 2016 года
Подробнее: http://vpk-news.ru/articles/29360