俄罗斯自研芯片出厂了,能用吗

唯物的中国芯片深度观察

战事进行到第815天。拼国防,毋宁说成拼经济。

俄国“临战社会经济学”已经仰头。经济师安德列·别洛乌索夫被选为国防部部长,丹尼斯·曼图罗夫出任第一副首相,监管国防安全产业部门——他背后支持者,便是执掌俄国国家技术公司的切梅佐夫,普京大帝“八大金刚”之一。

乌克兰国家仍然热衷于“技术性外包装”。中国外交部把AI新闻发言人Victoria Shi引向前台接待。在乌克兰语里,Shi是人工智能简称。

2022年2月俄乌冲突暴发,俄国芯片进口最开始遭受封禁。只需没有匹配的处理芯片,一国的国防和经济实力把大受消弱。

Victoria Shi

2023年,俄国仍然取得成功进口的近20亿美金的芯片,其中就有超微主板、intel等美国知名科技公司商品。

为了避免低声下气,俄国曾高调宣布自主研发方案。2024年2月,米科朗公布市场销售100%国产新式微处理器MIK32
Amur——选用32位RISC-V核心、180纳米制程加工工艺。

180纳米产品,是1999至2000年的技术水平。这仍在预料之中。

可是,全力研制的“贝加尔”Cpu合格率不得超过50%,给雄心勃勃的方案蒙上一层阴影。

01

实际令人担忧

俄国处理芯片在出厂,约一半是废片。

2024年2月,俄罗斯莫斯科出版德语商业服务日报《Vedomosti》报导。贝加尔电子科技公司只有寻求更多国内代工厂的合作,例如加里宁格勒的GS集团公司,俄罗斯莫斯科周边泽列诺格勒的米兰德企业、米科朗企业。

芯片设计公司贝加尔创立于2012年,是俄罗斯超算中心企业T-Platforms的子公司。它在2015年公布贝加尔T1Cpu,选用MIPS
P5600
Warrior架构设计关键,总功能损耗仅5W。2016年,在tsmc以28纳米芯片芯片加工,批量生产约10千颗,称得上俄国ic设计中国历史上的里程碑式。

贝加尔之后转为ARM架构设计,上线了贝加尔-M和贝加尔-S系列产品Cpu。前面一种根据28nm的ARM Cortex
A57核心,后面一种根据16nm的ARM Cortex A75核心。

MIPS P5600 Warrior

俄国有三家芯片设计公司规模庞大,分别为贝加尔、YADRO和MCST。贝加尔和MCST都有研发成功并量产的Cpu。MCST是苏联财产——来源于列别捷夫精密机械制造与计算方式工程项目研究室,后面一种早就在1971年就造出了第四代前苏联电子计算机Elbrus
1。

MCST根据Elbrus和SPARC二种指令系统开发设计微控制器,2014年发布Elbrus-4SCpu,是俄罗斯第一批上市八核处理器。并通过x86适配层,能支持Windows
XP和其他x86适配电脑操作系统。

俄乌冲突暴发,贝加尔和MCST受经济制裁危害,无法找台积电代工,造成2022后基本没有新品。贝加尔的总公司T-Platforms同样在2022年10月倒闭,绝大多数财产被拍卖。MCST原本打算2025年发布根据7纳米芯片的Elbrus-32SCpu,也只能是抛锚。

离去tsmc,俄国本地的晶圆制造厂难以扛起设计方案的需要。

俄国关键有两家芯片加工,分别为米科朗和安格斯特雷姆企业。苏联时代还有一家因提格,坐落于俄罗斯明斯克,瓦解以后就分出去。

贝加尔-S系列产品Cpu

前文提及贝加尔要请GS集团公司代工生产。GS集团公司本身不是芯片加工,它本是俄国最大的一个电视机机顶盒制造商。

米科朗和安格斯特雷姆全是有悠久的历史、荣誉显赫的老中央企业。米科朗参加过前苏联航天计划,初期主要产品有给月球表面、金星和火星的航天飞机造处理芯片,还造出了第一台“厄尔布鲁士”系列产品高性能计算机。安格斯特雷姆取过“十月革命徽章”,1991年之前一直归属于前苏联电子工业部。

现阶段,前面一种给予65—250纳米制程工艺加工水平,后面一种给予90——250纳米制程加工工艺,有着8英尺芯片加工。即便经历了一系列封禁、倒闭和重组,两家企业仍然主要提供军工用、航空航天和工业应用商品。

2024年2月,米科朗公布市场销售100%国产新式微处理器MIK32
Amur——选用32位RISC-V核心、180纳米制程加工工艺。

新式微处理器MIK32 Amur

现阶段,以俄罗斯晶圆制造水准,能大批量生产的就只有90纳米芯片;65纳米芯片勉勉强强较小规模生产制造。在今年的发布产业化180纳米产品,也在意料之中——这也是1999至2000年的技术水平。

02

一场不成功史

苏联半导体发展一直落后了国外。

但20世际末期,前苏联比较落后“地区”其实很少。

1958年,阿姆斯特丹世界博览会,一共有54个国家和国际经济组织参与。前苏联馆和美国馆彼此之间靠着,规模最大,也最受关注。前苏联馆内,第一颗人造地球卫星、第一座核电站及其核破冰船模型,豁然摆在最显眼的位置。国外场馆,时装秀表演每日循环系统,彩色电视播放视频《美国一游》,充分展现资产阶级生活中的“时尚潮流开心”。

前苏联主推硬核实力,国外只有“玩虚头巴脑的”——总之许多观展的西方人是这样想的。

半导体材料在硅谷盛行的事情,苏联人迅速知道。前苏联版美国硅谷随着公布,就在那俄罗斯莫斯科周边的泽列诺格勒。

泽列诺格勒

泽列诺格勒在德语里意指“绿色城市”。1962年的计划里,它配有试验室、加工厂、院校、日托所、影院、图书馆和医院门诊,保卫着俄罗斯莫斯科电子技术学院。

塔夫茨大学弗莱彻学校国际性历史时间副教授职称查尔斯·斯泰格,在其著作《芯片战争》中公布了一段往事。

1963年,克格勃成立一个新单位,T局(Technology)。

短时间,前苏联就还原出德州仪器公司SN-51处理芯片——国外市场销售的第一批集成电路芯片之一,由六位数字逻辑电路组成,NASA发射“实践者18号”就搭载的是这一款处理芯片。

越是在之后,还原越难以实现。

关键在于时间太长了,无法跟上趟。半导体材料遵照“颠覆性创新”,并且更加繁杂,等一年半载还原好,全新一款又上市。次之,缺乏机器设备。苏联机器设备总数紧缺,都比较陈旧。

第三,欠缺维修工人。机器设备非常容易“转让”,维修工人就不容易出入境签证。最终,没有匹配的原材料。尽管苏联是矿产资源强国,但半导体器件决不相当于纯铁矿石,制备工艺都是专利权。

复刻了近20年,碉堡被“自家人”攻克。

SN514处理芯片

1970年代末,编号“道别”的T局上校军官维特洛夫被法国倒戈,相继释放4000多张“道别档案资料”。档案资料详尽展现了苏联克格勃怎样盗取航空母舰、飞机场、雷达探测、半导体等技术性,同时借助手套公司获得违禁品记录。

1981年,刚入选法国新总统的密特朗,在加拿大参加七国峰会,把“道别档案资料”交给美国总统里根。

1982年,克林顿签定行政令,开展反间谍行为。1983年,“星战”方案面世。那一时期,在加州被抓的“独眼杰克”,潜进英特尔工厂,把处理芯片藏到皮衣夹克里盗走,也成为了影响很大的新闻事件。

同一时期,泛西西伯利亚天燃气管道爆发,基本上摧毁了苏联半导体材料方案。这一条管路将西西伯利亚乌廉戈的天燃气传至乌克兰国家中西部,系统软件极其复杂,必须名叫SCADA的全自动监控软件。T局从加拿大窃取了一套,却不知道这一套手机软件已经被动过手脚。

1982年,西西伯利亚天燃气管道爆发

泛西西伯利亚天燃气管道产生爆发,破环力等同于3000吨TNT火药。T局备受进攻,苏联人不再相信西方国家技术性。依靠克格勃的半导体材料工程项目,从此停滞不前。

泽列诺格勒还在努力逃生,例如开发设计80486一机多用,开发设计FPGA,科学研究EDA手机软件……直至前苏联解体。

03

一手自主研发一手备份数据

在风云变幻的芯片市场,俄国谈不上“大玩家游戏”。

据权威机构ImportGenius提供的信息,2021年上半年度,俄国仅进口的了4000万美金的芯片,一年预计1亿美元左右。而全球全年度市场容量为5000亿美金。

俄乌冲突后,俄国的芯片要求暴增。2023年进口量达20亿美金,较战争增加了20倍。

找进口的方式不易,出的钱更多一些了。

2019年,俄罗斯进口1895KG处理芯片,均值1公斤1581美金。2021年,进口的总产量增至2522KG,价格降到1411美金。

2019至2023年,俄国芯片进口价格表

到2023年,进口的总产量略降到2320KG,价格飙升至2730美金。

里外驱动下,俄罗斯近年来施行微电子技术发展规划。到2030年,政府将投资约3.19万亿元美元(384.3
亿美金)。该笔资金将用于当地半导体制造项目研发、中国芯片开发设计、大数据中心基础建设、高端人才引进、自做处理芯片产品营销解决方案等 。

在制造环节,俄国期待2027年完成28纳米技术芯片工艺,2030年完成14纳米技术芯片工艺。

前不久,俄罗斯科学院主管的诺夫哥罗德运用物理研究所公布产品研发俄国首套房半导体材料光刻设备,“将在2028年面世,不仅可以制造出7纳米芯片,还能够战胜阿斯麦同行业”。

俄罗斯工业和贸易部副部长Vasily
Shpak先前在接受采访时详细介绍,2024年开始生产350纳米技术影视光刻技术,2026年运行用于制造130纳米制程芯片影视光刻技术,现在还没有进一步的信息来证实俄国国产光刻机进度。

X射线光刻技术定义实际操作图

俄罗斯自研芯片方案,壮志值得称赞,现阶段却不好说“合理”。

直到现在,俄罗斯前沿科技产品研发,仍然含有浓郁的前苏联颜色:发展趋势半导体业思路,如同一家国防安全承包单位——秘密进行、自上而下、国防导向性,加工厂对着订单信息机械设备供应。

一旦没有庞大的市场需求和严苛的市场反应,加工制造业就基本缺乏创新和进步的空间。