Как Россия сделала "ход конем" в разработке процессоров...

Производство чипов состоит более чем из 300 операций. Упрощенно можно разделить ЭТО на два этапа.

1) Подготовка подложки

Подложка - это тонкая круглая пластина диаметром 200-450 мм. Из монокристалла высочайшей чистоты. Лучшие в мире подложки делают в России, из сапфира (искусственного). 80% мирового рынка сапфировых подложек принадлежит нам.

Так что если мы закроем их экспорт - у мировых производителей чипов начнутся большие проблемы. Их подложки - кремниевые, и качество намного ниже наших. Да и заместить 80% рынка не так просто.

Подложку надо полировать, механически и химически. Механическая полировка идет по 14-му классу чистоты (не плоскостность до 1 мкм)

2) Нанесение кремниевых слоев.

Я опускаю целую кучу технологических фишек. Суть в том, что на подложку один за другим напыляются слои кремния, на которых печатают" транзисторы методом липографии. Дабы разделить слои, на полученном рисунке выращивается дополнительный слой диоксида кремния. Затем напыляют новый рабочий слой.Когда всё закончится, пластину с чипами надсекают алмазным инструментом и ломают вдоль "дорожек".

Производительность чипа

КПД чипа зависит от количества размещенных на нем транзисторов. Чем они мельче - тем их больше помещается. Прогресс идет непрерывно. Каждый новый "скачок технологии" дает уменьшение размера примерно на 30%. Каждые два года размер усыхает вдвое.

У тайваньской TSMC трех-нанометровая топология появилась в 2020-м. В прошлом году IBM заявила о создании первого 2-нм чипа. В 2029 году Intel планирует переход на 1,4 нм. Это субатомный уровень. Такие размеры требуют запредельных технологий.

А что имеется в России? Пока что самый наш продвинутый процессор - это 28-нм. "Байкал-Т1". Двух-ядерный. Работает неплохо, но собирается пока в Тайване. К сожалению.

Как догнать и обойти запад

Лет 20 назад бригада русских талантов из Перми, не найдя в России возможностей, поехала в Англию и предложила создавать микрочипы не из кремния, а из арсенида галлия.

Ребята долго искали инвесторов - без шансов. Ибо Интел и АМД устроили нашим конкретный бойкот. Потеряв лет пятнадцать, искатели вернулись домой. Ситуация уже изменилась, с деньгами проблем не было. И чипы на основе арсенида галлия уже вовсю производятся.

Слева - монокристалл арсенида Галлия. справа - готовая пластина

В чем разница между кремнием и арсенидом галлия? Первый позволяет двухмерную архитектуру транзисторов, а второй - трехмерную.

Скажете - ну и что? Там сотни слоев положат друг на дружку - тоже типа "трехмерка". Это так. Но есть разница. Все эти слои надо разделять между собой! А это очень не быстро и недешево. Плюс энергозатратность.

А если разместить слои транзисторов в цельной моно-пластине, то энергопотребление падает в 3-4 раза, а быстродействие резко поднимается - раз этак в восемь!

Вот в чём идея!

Вместо того чтобы вступить в безнадежную "гонку за нанометрами", мы создаем процессоры с передовыми характеристиками за счет трехмерной архитектуры

АО "Экран-оптические системы"

Выпуск перспективных процессоров уже налажен на АО "ЭОС" в Новосибирске. Это единственное предприятие, производящее пластины GaAs для устройств электронно-компонентной базы.  Сейчас их маловато - мощностей не хватает. Но это будет не вечно.

Источник: https://mpsh.ru/7392-kak-rossija-sdelala-hod-konem-v-razrabotke-processorov.html