Санкции, как уже применённые к Российской Федерации, так и те, которые лишь пока угрожают ввести, вдохнули новую жизнь в принцип «догнать и перегнать Америку». Впрочем, нельзя назвать его откровенно глупым: можно шутить над ГЛОНАССом, однако Европейский союз вовсю занят развитием своей собственной системы спутниковой навигации Galileo. Как видно, даже отсутствие серьёзнейших разногласий не мешает различным политическим блокам усердно работать над собственной независимостью. Ограничения, наложенные на некоторые российские банки, привели к массивным изменениям в финансовом законодательстве: Visa и Mastercard будут обязаны размещать процессинговые центры в РФ и платить немалые взносы, если не смогут этого сделать. В мае был подписан закон о создании национальной платёжной системы, а её разработка идёт ускоренными темпами: уже известно, что первыми её получат пенсионеры, — это более 40 миллионов пользователей.
Однако самые жуткие, секторные санкции пока ещё не были введены. Потенциально они могут затронуть энергетический сектор, металлургию и банки. Последний сценарий уже был частично реализован: сотрудничество таких корпораций, как Microsoft, Oracle, Hewlett-Packard с банками из чёрного списка было либо прекращено, либо затруднилось. Статья на «Газете.ру» кончается оптимистично: «Данная ситуация приведет к созданию собственного софта и аппаратного обеспечения в России». Действительно ли это так?
Буквально на днях появились новости о создании процессора «Эльбрус-8С» российской компанией МЦСТ. Чтобы разобраться, является ли он «убийцей Intel», как радостно пишут патриотические издания, нужно будет вникнуть в некоторые технические подробности.
Придётся немного разочароваться. «Эльбрус» построен не на архитектуре x86, используемой в микропроцессорах Intel и AMD (такой наверняка стоит в вашем компьютере), а на варианте VLIW, предназначенной для параллельных вычислений. Одним из вариантов реализации такой архитектуры является IntelItanium. Её особенность заключается в том, что процессоры становятся более простыми, но возрастают требования к компилятору (программе, которая переводит исходный код, написанный человеком, в команды, которые затем выполняет процессор). Нельзя сказать, что какая-то архитектура хуже или лучше, все они используются в различных сферах. Например, более старые версии «Эльбруса» применяются Министерством обороны РФ в противовоздушной и противоракетной обороне. Можно использовать их и как защищённое рабочее место для обычного сотрудника, которому нужно иметь дело с секретными данными.
Для работы используется ОС «Эльбрус», основанная на ядре Linux и модифицированная специально для использования процессоров МЦСТ. В комплекте идёт простейший пользовательский софт, такой как Abiword (текстовый процессор), Firefox (браузер) и другие программы. Хотя отдельные варианты и предусматривают эмуляцию x86 софта (WindowsXP, MicrosoftOffice и другие привычные программы), ясно, что новый процессор вряд ли появится в обычных магазинах: он предназначен для армии, но никак не для домашних пользователей и корпоративных серверов. И сомнительно, чтобы та же Oracle, чья СУБД используется в огромных базах данных банков и мобильных операторов, была портирована специально для «Эльбруса».
Хотя основные характеристики процессора для наших целей не представляют особенного интереса, следует обратить внимание на один важный параметр: процессор сделан по технологии 28 нанометров. Что это значит?
Каждый современный процессор состоит из миллионов транзисторов микроскопического размера. Чем меньше они — тем больше можно их уместить на той же площади кремниевой пластины. Увеличение же площади кремниевой пластины, нужной для создания процессора, приведёт к росту процента брака. Например, если мы разместим на поверхности размером 350×350 миллиметров 4 процессора вместо 40, то при одних и тех же объёмах неточностей брака будет намного больше. Таким образом, чтобы увеличить количество транзисторов, при этом не увеличивая размер кремниевой пластины (то есть увеличить производительность без роста процента брака), необходимо постоянно уменьшать размер одного транзистора.
Кремниевые пластины с процессорами. Осталось лишь распилить.
Чтобы превратить кремний в процессоры, необходимо подготовить и поместить на него тонкий слой вспомогательного вещества (обычно — оксид кремния). Затем— особый светочувствительный материал (фоторезист) при помощи фотошаблона. Потом необходимо подвергнуть заготовку воздействию того излучения, на которое реагирует фоторезист. Это может быть ультрафиолетовое излучение, пучок электронов или даже рентгеновские лучи. Облучённые участки фоторезиста изменяют свои химические свойства (растворимость), и после этого их можно убрать химическим путём. В результате на пластине образуется необходимый отпечаток. Потом пластины погружают в раствор солей меди, что и формирует проводящие области.
Для облучения используются специальные устройства — степперы, или сканеры.
Этот сканер позволяет создавать транзисторы размером менее 22 нанометров. Использование технологии внеосевого освещения (off-axis illumination) позволяет улучшить этот параметр до 18 нанометров
Кстати говоря, крупнейшие производители такого высокотехнологичного оборудования, обслуживающего нужды практически всех производителей, — это вовсе не американцы. В 2013-ом году до 80% общей выручки приходилось на ASML, компанию из небольшого королевства Нидерландов, изготавливающую большую часть сканеров и степперов.
В этом году на зеленоградском «Микроне» были изготовлены первые опытные образцы микросхем, основанных на 65-нм транзисторах. Пока — это минимальный размер транзисторов, изготовление которых возможно в Российской Федерации. При этом серийное производство 90-нм транзисторов тоже находится в тестовом режиме. Насколько это критично? Хотя в конце года на рынок поступят 14-нм процессоры Intel, не следует забывать, что персональные компьютеры — это ещё не все устройства, где используются микросхемы.
Для бытовой электроники, а также военной техники и космических аппаратов хватает и микропроцессоров, сделанных в России. Оборонная промышленность не гонится за максимальной производительностью: в приоритете надёжность, устойчивость к нагрузкам и колебаниям температуры и давления. Например, в американском истребителе пятого поколения F-22 использовался Inteli960, процессор, разработанный в середине 80-х, чем некоторые специалисты даже были недовольны.
Ста мегагерц хватит каждому
Более того, существует особый перечень российских комплектующих, которые следует использовать в военной технике. Любое использование зарубежной электроники необходимо обосновывать дотошной экспертизой. Паранойя? Что же, в США уже столкнулись с использованием некачественных китайских микросхем, да не где-нибудь, а в противоракетной обороне.
Новые «Эльбрусы» будут делаться по 28-нм технологии. Это значит, что они будут производиться не в России, а на Тайване, на мощностях компании TSMC. Кстати, там же делаются и процессоры Apple для мобильных устройств. С одной стороны, сильно расстраиваться не стоит. В конце концов, такие корпорации, как AMD, nVidia и Qualcomm тоже изготавливают процессоры на чужих фабриках, а наши инженеры получили ценнейший опыт разработки микросхем, изготовленных по такому техпроцессу. Однако, во-первых, производство в Тайване, хотя и снижает потенциальный урон санкций от ЕС и США, всё равно его не устраняет. Во-вторых, процессор имеет весьма специфичную сферу использования, и вряд ли он будет использоваться за пределами военных ведомств. В Китае, например, собственные процессоры Loongson используются в школах, что позволяет обкатывать правительственные разработки на гражданском рынке.
Казалось бы, разумнее всего было бы создать собственные фабрики, способные обеспечить по меньшей мере разработку новых микросхем военного назначения, а в перспективе — всё-таки помочь стать ещё одним игроком на международном рынке.
Однако это очень сложно. Кремниевая Долина занимается разработкой электроники уже более половины столетия. В разработку было вложено невероятное количество человеко-часов и денег. Чтобы конкурировать с этим, однократного вливания будет недостаточно. И в США, и в СССР электроника развивалась благодаря военным. Однако в Штатах армия зачастую выбирала небольшие компании (HP, Intel и другие) в качестве поставщиков оборудования. Связь с университетами, чиновниками, военными с большими деньгами и возможностями не могла не обеспечить успех компаний из Кремниевой Долины, чего не произошло в СССР. У нас очень мало опыта поставки гражданских технологий в армию.
Чтобы представить, насколько сложно построить фабрику по производству современных процессоров, посмотрите эти видеоролики от Intel
Однако это не означает, что нужно прекратить государственные дотации на разработку процессоров, и ждать, пока частные компании создадут чудо-процессор. Практически всегда их разработка дотируется из бюджета, в этом нет ничего странного. Это долгое, сложное, дорогое и малоокупаемое занятие. Однако РФ не сможет себе этого позволить. Так, например, строительство новой фабрики TSMC обойдётся в 10 миллиардов долларов. Это почти 2,5% от доходов федерального бюджета Российской Федерации в 2012-м году.
Иными словами, десяти миллиардов долларов не хватит, придётся каждый год тратить ещё. Более того, попытка купить стратегические технологии неизбежно наткнётся на экспортные ограничения, не говоря уже о патентах. Итак, разработка «Эльбруса» — хороший знак, однако до полноценного создания отрасли в лучшем случае пройдёт несколько десятков лет: с 50-летним опытом разработки сложно конкурировать. Однако кое-что можно попробовать исправить уже сейчас.
Даже небольшой компании, занимающейся микроэлектроникой и не пытающейся вырваться в мировые лидеры, нужны совсем другие кредиты: большие, выдаваемые на длительный срок и под малый процент и не требующие немедленной реализации достижений. Другая проблема заключается в централизации: большая часть производств находится в Москве и неподалёку от неё, а взрослые и опытные сотрудники далеко не всегда горят желанием переезжать в столицу.
Любые задержки при создании бурно развивающихся технологий могут оказаться роковыми. Проблемы с почтой и таможней влияют, пожалуй, на все высокотехнологичные сферы: достаточно перечитать совершенно жуткую историю о том, как человек всего лишь попытался купить 3D-принтер. Хотя резидентам Сколково теоретически должно быть проще проходить таможню, де-факто крупные компании, размещая там свои представительства, просто снижают налоговую нагрузку. Упрощение такого рода процедур лишь для отдельных компаний будет неверным решением, в этом нуждаются абсолютно все.
Разумным будет привлекать зарубежные компании для создания исследовательских центров. Например, лаборатории Intel находятся не только в Москве и Санкт-Петербурге, но и в Нижнем Новгороде, а также в Новосибирске. Каждый такой центр позволяет студентам познакомиться с инструментами, используемыми при настоящей работе, даже если университетская методичка по программированию не менялась с 60-х.
И, безусловно, крайне важным является проведение хотя бы частичной реформы образования. На днях в попечительском совете Уральского Федерального Университета было проведено совещание, связанное с потенциальным введением санкций и необходимостью радикальной смены программы на радиотехническом факультете. Неизвестно, закончится ли это чем-то, кроме пустых слов, однако в Кремле, кажется, постепенно начинают понимать важность образования. Так, недавно была анонсирована программа «Глобальное образование», позволяющая на конкурсной основе получить финансирование обучения в лучших университетах мира. Вы можете поехать в Оксфордский университет или знаменитый MIT. Дорога, проживание, обучение будут оплачены. Условие — вернуться и три года проработать на благо определённой компании, которая сможет использовать ваши навыки.
Само собой, что без знания английского языка ни в инженерном деле, ни в науке делать нечего. Поскольку правила проведения ЕГЭ каждый год ужесточаются, логичным будет сделать экзамен по английскому обязательным. Хотя ему далеко до TOEFL, это всё равно серьёзный шаг вперёд по сравнению с советской Stogovfamily.
***
Развитие собственного аппаратного обеспечения в России — это долгая, трудозатратная и требующая существенных вложений отрасль. Хотя появляются отдельные организации, ставящие своей целью поддерживать инновационные технологии, например, Сколково и Фонд перспективных исследований (некое подобие DARPA), но справиться с санкциями они явно не помогут. В случае, если поставки оборудования в Россию не остановятся, но, скажем, прекратится поддержка СУБД Oracle, с этим справиться будет сложно. Безумные идеи «мы напишем свой E-BusinessSuite» и «мы просто возьмём пиратскую версию» не сработают: количество труда, вложенного в разработку американской компании, огромно, замены ей практически нет, и даже если и потратить несколько лет на это, то граждане вряд ли одобрят задержку зарплат и банковских переводов. Очень важно осознавать, что большие базы данных (несколько терабайт лишь в одном филиале банка) требуют постоянной связи с разработчиками. Например, в 2012-ом году из-за сбоя обслуживание всех карт «Сбербанка» было приостановлено на 3 часа и без поддержки было бы не обойтись. Не стоит забывать про то, что эффект санкций не моментален и в дальнейшем может усугубляться. Безусловно, можно наладить контрабандную поставку серверов, как это сделали в Иране. Но урон от секторных санкций такого рода будет ощутим, заметен и почувствует его каждый.
Создание «Эльбруса» и разработка ARM-процессоров Baikal, которые уже значительно проще использовать гражданским, а также инвестиции в прорывные технологии могут стать началом «пути в тысячу ли». Но как бы сладко ни звучали обещания, даже при самых благоприятных условиях понадобятся долгие годы. Этот вопрос нельзя решить только деньгами. Поможет лишь время. А запреты и ограничения похоронят всю отрасль.
