ТОП-10 трендов российских разработок в сфере микроэлектроники в 2024 году

В области микроэлектроники опыт и профессиональные знания играют ключевую роль в достижении успеха. На текущий момент в России выделяются две основные сферы, требующие импортозамещения: микроконтроллеры и соответствующее программное обеспечение. Здесь отмечается дефицит отечественных платформ разработки и значительная зависимость от иностранных поставщиков аппаратных средств.

Вторым аспектом является экосистема для разработчиков программного обеспечения в общем, включая инструменты разработки и отладки, SDK, генераторы кода и примеры, предоставляемые в комплекте с аппаратными средствами.

В течение ближайших семи лет в России планируется запустить более 100 центров разработки в области радио- и микроэлектроники. На эти нужды в 2023 году уже выделен 1 миллиард рублей, однако для полноценного развития рынка в течение 10 лет, согласно оценкам экспертов, потребуется до 800 миллиардов рублей.

Следующие тренды будут особенно актуальны в 2024 году.

Тренд №1. Импортозамещение

Государство официально объявило о запуске национальной программы по импортозамещению с основной целью уменьшения зависимости от иностранных поставщиков в сферах сервисного обслуживания, клиентской поддержки и поставок запчастей.

Важно! Представители некоторых органов, таких как Минпромторг, регулярно подчёркивают необходимость внимания предприятий к предоставляемым субсидиям.

В тоже время бизнес-сфера выделяет потенциальные риски:

• неопределённость относительно того, на каких рынках будет реализовываться продукция после данного перехода;

• как будет использоваться производственная мощность;

• стоит ли вкладываться в дорогостоящее оборудование без четкой перспективы.

Компании, специализирующиеся на производстве микроэлектроники, и дизайн-центры постепенно присоединяются к данному процессу и проявляют интерес к государственной поддержке. Крупные заводы, являющиеся заказчиками подобных компаний, уже начали внедрять отечественные компоненты. Таким образом, национальная программа импортозамещения будет постепенно развиваться.

Тренд №2. Сборка отечественных изделий

В 2022 году «Тинькофф» анонсировал установку своего первого банкомата, полностью созданного из отечественных компонентов. На данный момент в России количество производителей электроники меньше, чем компаний, готовых собирать изделия из этих компонентов. Как правило, в аппаратах, полностью произведённых в России, используются три основных компонента:

• микроэлектроника;

• сборка;

• программное обеспечение.

Количество полностью российских продуктов будет постепенно увеличиваться, при этом они будут представлять собой всё более технологичные и передовые устройства.

Тренд №3. Гибкость заказчиков

Крупные покупатели микроэлектроники, такие как крупные предприятия, проявляют все больше понимания и готовности к компромиссам. Ранее они показывают явное нежелание тщательно изучать производственные документы перед подачей заявок на закупку. В настоящее время, в свете введенных санкций, они более активно исследуют новые технологические решения.

Типичный сценарий сегодня выглядит следующим образом: на каком-то заводе происходит повреждение платы сложного станка. Представительства производителя этого оборудования находятся в Египте, ОАЭ, Турции и Сербии, но отсутствуют в дружественных странах. А заменить неисправную деталь нужно.

Завод обращается в Минпромторг, и поставщики оказывают помощь. Завод также открывается для поиска аналогов, что позволяет успешно восстановить станок и выполнить госзаказ.

Тренд № 4. Оборудование для телекома и других отраслей

Завод «Прогресс» начал производство телематических модулей, предназначенных для использования в системах интеллектуального и автоматизированного управления (включая линейку модулей GSM).

Производство включает в себя более десятка различных видов приемников, модулей 2G/3G, а также LTE различных конфигураций. Ранее предприятие представило модуль связи GSM/UMTS «ПН6280», предназначенный для приема и передачи данных в интеллектуальных транспортных системах мониторинга.

Завод «Микрон» активизировал свою деятельность, и достиг объёма производства в 4 миллиарда микросхем ежегодно. В их ассортименте представлены сотни различных продуктов, таких как интегральные схемы для защищённых носителей данных и RFID-маркировки, а также чипы для карт в сферах транспорта, банковского дела и других областей.

Тренд №5. Дорога для небольших производств

Производители, занимающиеся сборкой банкоматов, квадрокоптеров и других устройств, отказались ориентироваться на зарубежных дилеров, отказывающихся от сотрудничества. Это привело к потере заводами ранее предоставляемых поставщиками станков гарантий. Таким образом, возникли трудности в чётком планировании сервисного обслуживания.

Важно! На сегодняшний день заводы решают эти трудности внутри собственных структур и при помощи небольших производств. Они осваивают навыки замены деталей и самостоятельного производства копий с аналогичными техническими характеристиками прямо на российских предприятиях.

В условиях таких изменений небольшие отечественные производства обнаруживают новые возможности и продолжают изготовление необходимых деталей.

Это наилучший вариант для поддержания производства конкретной продукции. Если не выпускать собственные компоненты для, например, станков, производство будет вынуждено остановиться, и придётся изменять техническую документацию на изделия, что является более сложным процессом и может занять месяцы или даже годы.

Тренд №6. Портирование ПО

Перенос программного обеспечения, разработка драйверов и адаптация ПО для работы на различных платформах представляют собой ключевые аспекты деятельности. Особое внимание уделяется задачам портирования российских операционных систем на новые мобильные платформы.

Тем не менее, для успешной интеграции операционных систем с конечными заказчиками, компаниям необходим доступ к BSP (Board Support Package), который часто не предоставляется производителями оборудования.

Одной из распространённых проблем, выявленных на практике, является отсутствие достаточно качественной инженерной документации по аппаратным средствам. Это создает трудности для разработчиков программного обеспечения, которые вынуждены оперировать информацией на уровне передачи регистров (RTL – Register-Transfer Level). Этот уровень описания не всегда доступен и может быть ограничен в связи с конфиденциальностью.

Важно! Разработка детальных технических спецификаций для SoC становится ключевым заданием.

Тренд №7. SDK, инструменты для разработчиков, генераторы кода 

Эта тема представляет интерес преимущественно для производителей микроконтроллеров. В настоящее время ситуация в этой сфере требует улучшений. Клиенты, приобретающие микроконтроллеры, привыкли к качественным экосистемам для разработчиков от западных производителей, и российские продукты в этом аспекте отстают.

Проблему уже признали, однако ограниченные финансовые ресурсы и принятый подход «работает – не трогай» затрудняют её решение. Во многих случаях компании стремятся создавать собственные экосистемы для разработки, что иногда приводит к избыточным усилиям и недостаточной совместной работе.

Также имеется проблема недостаточности документации, что заставляет разработчиков обращаться к описанию аппаратных средств на уровне передачи регистров (RTL – Register-Transfer Level) для понимания их функционирования.

Важно! Несмотря на то, что в настоящее время рынок может показаться недостаточно готовым к изменениям в данной области, существует запрос и интерес к усовершенствованию SDK и инструментов для разработчиков.

Тренд №8. Создание симуляционных моделей

В сфере разработки микроконтроллеров и аппаратных платформ создание и использование симуляционных моделей на базе коммерческих и решений с открытым исходным кодом являются стандартной практикой.

Несмотря на начальные расходы, эта практика окупается за счёт ускорения процесса вывода готового продукта на рынок. Представители отечественных производителей аппаратного обеспечения осознают важность этой концепции. Однако пока не выявляется значительного интереса, так как у них может уже быть собственные симуляторы или отсутствует срочная необходимость в данной технологии.

Важно! Предложение симуляторов в качестве части продукта или инструментария для разработчиков от производителей чипов вызывает больше интереса. Однако на данный момент компании не готовы вкладывать в эту идею ресурсы, предпочитая решать более актуальные задачи.

Однако упоминание о том, что другие компании, включая производителей чипов и разработчиков отечественных операционных систем и технологических платформ, широко применяют QEMU и другие инструменты симуляции, свидетельствует о том, что данная технология остается актуальной и востребованной в отрасли.

Тренд №9. Архитектура RISC-V

Растёт интерес к архитектуре RISC-V у различных компаний, и многие из них уже начали работу над созданием микроконтроллеров, использующих данную архитектуру. На данный момент эти разработки находятся на начальных этапах, с основным фокусом на выпуске первых образцов и разработке плат для разработчиков. Однако пока они ограничены использованием внутри компаний.

Важно! В сфере инструментов разработки, таких как SDK, сообщество RISC-V на данный момент только начинает формировать необходимую экосистему, придавая приоритет запуску функционала, а не созданию полноценных инструментов.

План разработки отечественных продуктов на основе архитектуры RISC-V, предусматривающий создание первого рабочего SoC для производства в России через 4 года, предоставляет временные рамки для развития этой архитектуры. Важно отметить, что на мировом уровне уже существуют SoC на базе архитектуры RISC-V от зарубежных производителей.

Тренд №10. Квантовые вычисления и коммуникации

Тема квантовых вычислений и коммуникаций представляет собой совершенно новую и увлекательную область. Несколько компаний выразили заинтересованность в практическом применении данной технологии.

К примеру, одна из крупных логистических компаний в России уже внедрила эксперименты с применением алгоритмов искусственного интеллекта на квантовых процессорах.

Важно! Заинтересовывает тот факт, что в ближайшие годы планируется создание национальной сети квантовой коммуникации.

Заключение

В России заметно укрепляются позиции местных разработчиков и производителей в сфере микроэлектроники, что отражается в текущих тенденциях развития отрасли. Значительные инвестиции в исследования и разработки, а также поддержка со стороны государства, способствуют созданию благоприятной среды для инноваций и роста в этой области промышленности.

Движение в сторону автономии и независимости от зарубежных технологий предоставит стране возможность эффективно преодолевать вызовы в области микроэлектроники и обеспечивать стабильное развитие этого ключевого сектора в будущем.