Какое будущее ждет индустрию процессоров?

Архитектура процессора 3DNow

Процессоры 3DNow

Архитектура 3DNow! впервые реализована в процессорах AMD К6-2 (май 1998 года). Технология 3DNow! включает 22 дополнительную команду, новые типы данных и использует регистры ммп (MM0-MM7) для поддержки высокопроизводительной обработки ЗD графики и звука.

В то время как архитектура ММХ предполагает целочисленную арифметику, векторные команды 3DNow! параллельно обрабатывают две пары 32-разрядных вещественных операндов одинарной точности.

Процессор может выполнять две 3DNow! команды за такт и, следовательно, 4 операции над числами с ПЗ одновременно. Технология 3DNow! предполагает наличие в центрального процессора для выполнения векторных ММХ и 3DNow! операций нескольких устройств (пара умножителей, сумматоров и так далее). Все команды 3DNow! имеют длительность исполнения 2 такта и полностью конвейеризированы.

SSE (или SIMD-FP) — система команд Streaming SIMD Extensions — SIMD расширение, предложенное Intel в 1999 году в Pentium 3 (ядро Katmai), отсюда вариант названия — KNI (Katmai New Instructions). Это 70 новых команд, в том числе:

50 команд предназначаются для повышения эффективности операций с ПЗ, с этой целью в центральные процессоры встроены 228-битовые регистры — восемь регистров, названные XMM0-XMM7 (в AMD64 число SSE/XMM регистров было увеличено от 8 до 26.). В результате операции с ПЗ могут совершаться за один цикл процессора;
22 команд (New Media) дополняют ранее введенные 57 команд ММХ для ФЗ;
оставшиеся 8 команд (New Cacheability) повышают производительность кэш памяти L2 при работе с мультимедийными данными.

SSE — набор команд, которые обрабатывают только значения с ПЗ, подобно 3DNow!. Поскольку здесь используются более длинные регистры, чем в 3DNow!, SSE может упаковать два числа ПЗ в каждый регистр. Первоначальная версия SSE была ограничена только числами одинарной точности, подобно 3DNow!.

SSE2 — введенный с Pentium IV набор команд является существенным развитием SSE, оперирует с теми же самыми регистрами и обратно совместим с SSE процессора Pentium 3. В расширении SSE2 операции со 228-битовыми регистрами могут выполняться не только как с четверками вещественных чисел двойной точности, но и как с парами вещественных чисел двойной точности, с шестнадцатью однобайтовыми целыми и прочими. SSE2 представляет собой симбиоз ММХ и SSE и позволяет работать с любыми типами данных, вмещающимися в 228-битовые регистры.

SSE3 — набор команд, также известный как Prescott New Instructions (PNI), является третьей версией команд SSE для IA-32. Intel использует SSE3 с начала 2004 года в центральных процессорах Pentium IV Prescott. В апреле 2005 года AMD также включает SSE3 в центральных процессорах Athlon 64 (версия Е — ядра Venice и San Diego). SSE3 содержит 23 дополнительных по отношению к SSE2 команд. Самое существенное новшество — «горизонтальная арифметика» (операции над несколькими числами, размещенными в одном длинном регистре).

Обзор рынка полупроводников

Термин «полупроводники» — это общее название для всевозможных:

центральных и графических процессоров
чипов в смартфонах и автомобилях
микросхем для промышленного оборудования

Все чипы можно разделить по их техпроцессу. В зависимости от вида и параметров чипа он будет использоваться в разных индустриях.

На сегодняшний день картина на рынке такая.

Прогноз долей чипов по техпроцессу

Полупроводники от 10 до 20 нанометров — это почти 40% всего рынка. По прогнозам, к 2024 году доля этих чипов упадёт до 26%. Вторые по доле рынка — это чипы по техпроцессу от 180 нанометров — 22%. Следом идут чипы от 40 до 180 нанометров с долей рынка в 22%. Доля полупроводников, изготовленных по 5- и 7-нанометровому техпроцессу, которые используются в новейших смартфонах, видеокартах и процессорах, составляет всего 10%. Но ожидается, что к 2024 году именно они будут занимать самую высокую долю на рынке — около 30%.

Доля полупроводников на рынке в зависимости от техпроцесса

Виды чипов (нанометров)	Доля рынка (%)	Прогноз по доле рынка на 2024 год (%)
10-20	40	26
От 180	22	—
40-180	22	—
5-7	10	30

К 2024 году доля чипов с техпроцессом выше 10 нанометров упадёт, потому что будет расти спрос на более передовые разработки.

Архитектура AMD K6

После неудачи архитектуры K5 AMD была полна решимости создать достойного конкурента процессорам Intel. В компании пошли нестандартным путем — в 1996 году фирма приобрела небольшого разработчика x86-процессоров NexGen и выпустила их проект Nx686 как K6.

Новая архитектура серьезно отличалась от K5. Процессоры K6 поддерживали изменение порядка выполнения инструкций, набор команд MMX и блок вычислений с плавающей запятой. Как и K5, новая платформа являлась суперскалярной архитектурой CISC с RISC-ядром. Первые процессоры K5 производились по 350-нм и 250-нм техпроцессу, обладали 64 Кбайт кэш-памяти первого уровня и работали на частотах, разбросанных в диапазоне 166-300 МГц.

Новые возможности искусственного интеллекта

Вивьен Се собственной персоной

Новейшие разработки в области чипов — вроде тех, которые разрабатывались в лаборатории Се — могут иметь решающее значение для будущего прогресса искусственного интеллекта (ИИ), включая области тех же дронов и роботов, которые были на MARS. До недавних пор ПО для ИИ полагалось по большей части на графические чипы, но новое оборудование может сделать алгоритмы ИИ более мощными, что откроет новые применения. Новые чипы для ИИ могли бы сделать роботов-кладовщиков более повсеместными или позволить смартфонам создавать фотореалистичный пейзаж с дополненной реальностью.

Чипы Се одновременно и чрезвычайно эффективны, и гибкие в своем дизайне, что важно для области, которая стремительно развивается. Эти микрочипы предназначены для того, чтобы выжимать больше из алгоритмов «глубокого обучения» ИИ, которые и без того перевернули мир с ног на голову

И в процессе этого они могут вдохновить сами алгоритмы на эволюцию. «Нам нужно новое аппаратное обеспечение, потому что закон Мура замедлился», говорит Се, имея в виду аксиому, введенную соучредителем Intel Гордоном Муром, который предсказал, что число транзисторов на чипе будет удваиваться примерно каждые 18 месяцев

Эти микрочипы предназначены для того, чтобы выжимать больше из алгоритмов «глубокого обучения» ИИ, которые и без того перевернули мир с ног на голову. И в процессе этого они могут вдохновить сами алгоритмы на эволюцию. «Нам нужно новое аппаратное обеспечение, потому что закон Мура замедлился», говорит Се, имея в виду аксиому, введенную соучредителем Intel Гордоном Муром, который предсказал, что число транзисторов на чипе будет удваиваться примерно каждые 18 месяцев.

Сейчас этот закон все сильнее упирается в физические ограничения, связанные с инженерными компонентами в атомных масштабах. И это стимулирует новый интерес к альтернативным архитектурам и подходам к вычислениям.

Высокие ставки, связанные с инвестициями в чипы ИИ следующего поколения и сохранением доминирующего положения Америки в производстве чипов в целом, очевидны для правительства США. Микрочипы Се разрабатываются при поддержке программы DARPA по разработке новых конструкций микрочипов для искусственного интеллекта. И, конечно, эта программа создавалась на фоне стремительного развития Китая в этой же области.

Но инновации в производстве микрочипов стимулировались в основном за счет развития глубокого обучения, очень мощного способа обучения машин выполнению полезных задач. Вместо того, чтобы давать компьютеру набор правил, которым нужно следовать, машина по сути программирует себя сама. Обучающие данные подаются в большую имитируемую искусственную нейронную сеть, которая затем настраивается таким образом, чтобы получить желаемый результат. При достаточной тренировке система глубокого обучения может находить незаметные и абстрактные закономерности в данных. Этот метод применяется для растущего числа практических задач, от распознавания лиц на смартфонах до прогнозирования заболеваний по медицинским снимкам.

Поиск выхода

Власти США договорились с руководством TSMC о строительстве новых линий производства чипов в Аризоне. Фабрика будет производить 20 тыс. современных 5-нанометровых чипов в месяц для нужд автомобилестроения и других отраслей. Всего компания выделила $100 млрд на расширение производства и НИОКР, основная часть суммы пойдет на постройку шести заводов в США, работы по возведению первого комплекса уже начались.

Кроме того, сенат США одобрил законопроект субсидирования национальной полупроводниковой промышленности на сумму $52 млрд сроком на пять лет для местных производителей.

В Японии TSMC и Sony Group выделят около $9,2 млрд для строительства первого в стране завода по производству 20-нанометровых микросхем, чтобы постепенно двигаться к более современным техпроцессам. Строительство завода завершат уже в этом году, а в 2022 году партнеры планируют начать исследования и соответствующие разработки.

Китай в рамках программы Made in China к 2025 году инвестирует $1,4 трлн в разработки Alibaba Group, Huawei Technologies Co. Ltd, SenseTime Group Ltd. и другие высокотехнологичные компании, чтобы снизить зависимость электронной отрасли от других стран. Китай также старается переманивать инженеров из TSMC на более высокую заработную плату. Весной 2021 года тайваньской компании пришлось запретить поставщикам оборудования делиться с китайскими партнерами технологическими решениями, а правительство страны приказало удалять списки вакансий китайских компаний.

В Южной Корее правительство заявило о намерении выделить $450 млрд в течение десяти лет на развитие полупроводниковой отрасли. Государство планирует развивать полный цикл производства собственных чипов, а также помогать разработчикам, производителям и поставщикам чипов снижать себестоимость продукции за счет уменьшения налогов и предоставления ряда налоговых льгот. При этом Samsung уже расширила свои инвестиции до $151 млрд и надеется догнать спрос к 2030 году.

Печать микросхем на кремниевых пластинах

(Фото: Techspot)

Американская Intel ведет переговоры о производстве чипов для автомобильной промышленности с компаниями, которые разрабатывают подобные микросхемы. Им предложат перенести производство на заводскую сеть Intel в течение шести-девяти месяцев. Его могут запустить на заводах в Орегоне, Аризоне, Нью-Мексико, Израиле или Ирландии.

Также Intel заявила, что откроет свои фабрики для внешних клиентов и построит заводы в Соединенных Штатах и Европе. Новое производственное подразделение Intel Foundry Services сможет выполнять заказы других компаний на изготовление чипов, в том числе микросхем чужой архитектуры и дизайна: Apple, Nvidia и других.

Между «памятью» и «диском»

Оперативная память DRAM работает быстро, но при отключении электричества все данные, находящиеся в этот момент в ее микросхемах, пропадают. Заполнить нишу между ОЗУ и постоянной памятью призвана энергонезависимая память, в частности — модули памяти NVDIMM (non-volatile dual in-line memory module).

Модули NVDIMM-N объединяют на одной планке микросхемы DRAM, флеш-память и конденсатор — при отключении электричества мощности последнего хватает на то, чтобы переписать информацию из DRAM в флеш-память. Емкость таких миксросхем — десятки гигабайт, время задержки — десятки наносекунд.

Модули NVDIMM-F состоят из микросхем флеш-памяти, обращение к которым происходит по шине DRAM. Возможная емкость — терабайты, но время задержки — уже десятки микросекунд.

Также разрабатывается спецификация NVDIMM-P, которая должна будет обеспечить поддержку интерфейса DDR5 и всех типов новых технологий памяти (MRAM, PCM, ReRAM и т. д.) на уровне интерфейса.

Чаще всего «накопительные» микросхемы выполнены по технологии NAND, однако в самой популярной, наверное, энергонезависимой памяти, Intel Optane, используются PCM-технологии.

Intel, кстати, «отстраивается» от NVDIMM, утверждая, что «энергонезависимая память Intel Optane обеспечивает постоянное хранение данных без необходимости устанавливать какие-либо дополнительные компоненты и средства хранения, а также беспокоиться о замене аккумулятора».

Преимущества энергонезависимой памяти наиболее очевидны в транзакционных приложениях и в приложениях с интенсивными вычислениями в памяти, таких как базы данных in memory, анализ потоковых данных. Поэтому неудивительно, что соответствующему рынку сулят быстрый рост. Как полагают в Grand View Research, в 2019 г. выручка от продажи микросхем NVDIMM составила почти $913 млн, с 2020 по 2027 г. она будет расти в среднем на 39,7% в год.

Процессоры Intel

Этапы развития микропроцессоров, соответствующие достижения, их основные архитектурные и иные характеристики естественно рассмотреть на основе микропроцессоров фирмы Intel (INTegrated ELectronics).

Имеется также ряд фирм — AMD (Advanced Micro Devices), Cyrix, Texas Instruments и другое, которые своими изделиями более или менее успешно конкурируют с корпорацией Intel.

Основные параметры микропроцессоров следующие:

тактовая частота;
степень интеграции микросхемы (сколько транзисторов содержится в чипе);
внутренняя разрядность данных (количество бит, которые микропроцессор может обрабатывать одновременно);
внешняя разрядность данных (количество одновременно передаваемых бит в процессе обмена данными центрального процессора с другими элементами);
адресуемая память (зависит от числа адресных бит).

Процессорная технология «Терагерц»

В конце 2002 года Intel Corporation объявила, что ее инженеры разработали инновационную структуру транзисторов и новые материалы, позволяющие снизить потребление энергии и выделение тепла. Новые структуры получили название Intel TeraHertz transistor (терагерц-транзисторы), в связи с их способностью переключаться со скоростью выше триллиона раз в секунду.

Терагерц-транзистор отличается от обычного тремя важными моментами:

источник и сток образуются из более толстых слоев в кремниевой пластине, что уменьшает электрическое сопротивление, потребление электроэнергии и тепловыделение;
ниже источника и стока помещается сверхтонкий слой изолятора. Это обеспечивает более высокие интенсивности тока в открытом состоянии транзистора и увеличивает скорость переключения. Кроме того, изолятор понижает утечки тока при закрытом транзисторе (в 20 тыс. раз по сравнению с SOI). Это уменьшает вероятность случайного переключения под влиянием блуждающих тепловых электронов и повышает надежность схемы;
химическое соединение, расположенное между затвором, источником, стоком, заменяется на новый материал high-k gate dielectric (оксид алюминия или титана), для нанесения которого используется технология наращивания слоя по одной молекуле.

Эти архитектурные новшества преследуют основную цель — более эффективное использование электричества.

Баллы для российской радиоэлектроники

Как выяснил CNews,
вычислительной технике не обязательно будет строиться на российском центральном
процессоре, чтобы считаться «отечественной», и такое положение вещей сохранится
вплоть до 1 января 2023 г.

Это обстоятельство следует из разработанных Минпромторгом новых
критериев для присвоения радиоэлектронной продукции статуса «российской», которые,
как показал опрос редакции, встретили понимание не у всех участников «железного»
рынка.

Речь идет об обсуждаемой не один месяц идее присваивать
электронным изделиям из категории «вычислительная техника» (код 26.20) баллы по
ряду параметров, которые в сумме должны определить, может ли изделие
претендовать на место в реестре отечественного оборудования при Минпромторге.

На этот реестр, напомним, должны первостепенно ориентироваться
представители госорганов при проведении тематических госзакупок, либо строго
обосновывать необходимость приобретения иностранного (точнее будет сказать нероссийского)
«железа».

Система баллов расписана в подготовленном министерством
проекте правительственного постановления, которое вносит изменения в приложение
к постановлению Правительства от 17 июля 2015 г. № 719 «О подтверждении
производства промышленной продукции на территории Российской Федерации». Проект
документа опубликован на госсайте regulation.gov.ru. В настоящий момент в
отношении него проходит независимая антикоррупционная экспертиза, которая
продлится до 13 июля 2021 г.

Минпромторг разработал неоднозначно воспринятые рынком новые критерии отнесения вычислительной техники к российской продукции

Из текста проекта можно заключить, что вычислительная
техника, которая сейчас присутствует в реестре министерства на основании действующих
параметров, но не соответствует новым (недобирает баллов), из реестра удалена
не будет. Выданные ранее акты Торгово-промышленной палаты и заключения Минпромторга
в ее отношении продолжат действовать до истечения изначально установленных в
документах сроков.

Разрядность процессоров

В «романтические» 2980-е годы соответствие между типом ЭВМ и ее разрядностью имело простейший вид:

микроЭВМ — 8 разрядов;
мини-ЭВМ — 26 разрядов;
большие ЭВМ — 32 разряда;
сверхбольшие (супер) ЭВМ — 64 разряда.

В процессе развития микропроцессоров Intel рубежи в 26 и 32 разряда (IA-32) были преодолены довольно быстро, а примерно в 2004 году произошел переход и на 64-разрядные архитектуры в процессорах Intel и AMD.

Преимущества 64-битовой архитектуры микропроцессоров главным образом относятся к памяти. Если взять два идентичных микропроцессора, то если один из них будет 32-битовым, а другой — 64-битовым, то последний сможет адресовать намного больший объем памяти, чем 32-битовый (264 против 232). Известны следующие архитектуры на 64 разряда (64-bit architecture).

IA-64. Спецификация IA-64 означает «Архитектура Intel, 64 бита», но связь с IA-32 — только по названию. Архитектура IA-64 несовместима непосредственно с набором команд IA-32. Здесь появляется полностью отличный набор команд, а также используются принципы VLIW. IA-64 — архитектура, используемая линией процессоров Itanium.

Усовершенствования:

в 26 раз увеличено количество РОН и ПЗ (теперь по 228);
механизм переименования /ротации регистров, чтобы сохранять значения в регистрах при вызове функций.

AMD64. Набор команд AMD64, первоначально названный х86-64, в значительной степени построен на основе IA-32 и таким образом обеспечивает наследственность семейства х86. При расширении набора команд AMD воспользовался возможностью, чтобы очистить часть его от ряда «устаревших» команд — наследия «26-разрядных времен».

Усовершенствования:

в 2 раза увеличено количество РОН и SSE (теперь по 26);
РОН теперь действительно регистры общего назначения и ничем больше не ограничены.

Архитектура использована в центральном процессоре Athlon 64, Athlon 64 Х2, Athlon 64 FX, Opteron, Turion 64, Turion 64 X2, Sempron («Palermo», «Manila»).

EM64T (Extended Memory 64-bit Technology, или Intel 64) — набор команд (ранее известный как Yamhill), объявленный Intel в феврале 2004 года, в подражание AMD64. ЕМ64Т в целом совместим с кодами, написанными для AMD64, хотя и имеет ряд недостатков сравнительно с AMD64.

Intel начал использовать набор ЕМ64Т, начиная с центрального процессора Xeon (ядро Nocona) в конце 2004 года, а затем вышел с ним на рынок настольных персональных компьютеров в начале 2005 года (Pentium IV, версия Е0).

EMT/Intel 64 используется в центральных процессорах архитектуры Intel NetBurst — Хеоп («Nocona»), Celeron D («Prescott» и далее), Pentium 4 («Prescott» и далее), Pentium D, Pentium Extreme Edition и архитектуры Intel Core — Xeon («Woodcrest»), Intel Core 2.

Поскольку AMD64 и EMT64 почти не различаются, для ссылки на них используются нейтральные названия — х86-64, х86_64 (Linux и Apple`s Mac OS X), х64 (Microsoft и Sun Microsystems).

STMicroelectronics (Женева, Швейцария)

Корпорация STMicroelectronics появилась в 1987 году в результате слияния итальянской компании Generale Semiconduttori и французской Thomson Semiconducteurs. Позже к STMicroelectronics присоединились и другие компании: британская Inmos, канадская Nortel и микроэлектронное подразделение Alcatel. Заводы STMicroelectronics находятся в Италии (города Катанья и Аграте-Брианца), а также во Франции (Кроль и Руссе). Выпускает STMicroelectronics контроллеры и сенсоры, которые применяются в измерительных приборах, медицинском оборудовании, наземном и воздушном транспорте.

Завод STMicroelectronics

Потери по всему рынку

Схожие проблемы наблюдаются у GM, Hyundai, Ford и многочисленных китайских производителей. Недостаточные запасы микрочипов усугубились тем, что уже в 2021 году заводы на Тайване, в Малайзии и в других странах останавливались из-за вспышек эпидемий. В результате авторынок может недосчитаться около 9,5 млн машин по итогам года. Для сравнения, общемировой выпуск должен, согласно прогнозам, составить 83 млн автомобилей. В денежном выражении, по прогнозу консалтинговой компании AlixPartners, потери составят $210 млрд.

В кювете

Фото: Getty Images/Bloomberg

Гигантские потери ожидаются из-за деталей, чья цена до кризиса не превышала $10 и составляла сотые доли процента от стоимости автомобилей. Корень проблемы состоит именно в том, что эти детали настолько дешевы. Из-за коронавируса, остановки производств и параллельного роста спроса на компьютерную технику, а также начала запуска сетей 5G немногочисленные корпорации по выпуску микрочипов были вынуждены определяться с приоритетами: какие потребители получат продукцию в первую очередь, а каким придется подождать. В последнюю категорию угодили как раз автомобилестроители, поскольку производители компьютеров, смартфонов, телекоммуникационные компании и другой хай-тек обычно заказывают более сложные и дорогие микросхемы, рентабельность производства которых заметно выше.

Производство чипов сконцентрировано всего на нескольких предприятиях в мире. Резко увеличить его «по заказу» невозможно, сколько денег ни вложи. Нужно установить сложнейшую технику и подготовить исключительно высококвалифицированную рабочую силу. Разумеется, на будущее некоторые страны уже задумались о создании или расширении собственной индустрии: к примеру, крупнейший производитель полупроводников, компания TSMC, построит завод в Японии, половина финансирования которого будет обеспечена правительством Страны восходящего солнца. Но на это всё уйдет время, а пока приходится жить в условиях дефицита. И это значит, что и в автосалонах автомобилей будет мало, а на дешевизну и скидки рассчитывать не стоит.

Отечественное производство совершенно не готово

Новые мобильные процессоры «Элвиса» будут отечественными исключительно с точки зрения разработки. Выпускать их в России не представляется возможным ввиду полного отсутствия в стране полупроводникового производства, соответствующего современным нормам.

Идеальный шторм на рынке полупроводников: вызовы и возможности
Бизнес

Для примера, тайваньская компания TSMC, выпускающая процессоры для Apple, Qualcomm, AMD, а в скором будущем, возможно, и для Intel, в 2020 г. освоила пятинанометровый техпроцесс. К 2022 г. она нацелена на 3 нм, тогда как отечественный завод «Микрон», называющий себя «чипмейкером №1 в России», в том же 2021 г. оперирует 65-нанометровым производством. У Intel и AMD 65 нм были актуальны в 2004 г.

Даже российские процессоры линеек «Эльбрус» и «Байкал» выпускаются на заводах TSMC – современные чипы этих серий производятся по 28-нанометровым нормам, хотя в августе 2020 г. состоялся анонс 16-нанометрового «Эльбрус-16С». На конвейер он пока не поступил.

По данным «Ведомостей», Центру «Элвис» придется взять пример с МЦСТ (разработчик «Эльбрусов») и «Байкал электроникс» (создатель процессоров «Байкал»). Заказы на производство всех трех мобильных чипов тоже будут переданы TSMC.

Горизонт дефицита

Самый оптимистичный прогноз дает глава Cisco Чак Роббинс. В конце апреля он заверил, что нехватка микросхем будет ощущаться остро лишь до осени 2021 года. По его словам, предприятия уже наращивают свои мощности, и ситуация будет улучшаться в течение следующих 12–18 месяцев.

В TSMC считают, что нехватка полупроводников сохранится и в 2022 году. Производителям придется поднять расходы, запустить новые заводы и скорректировать планы по росту.

Предприятие TSMC

(Фото: TSMC)

По прогнозам компании, дефицит полупроводников для автомобильной промышленности будет снижаться начиная с третьего квартала 2021 года, однако глобальный дефицит сохранится еще минимум год.

Похожей оценки придерживаются в Nvidia. Финдиректор корпорации Колетт Кресс рассказала, что нехватка микросхем будет ощущаться до конца года.

Однако в Intel считают, что дефицит микросхем сохранится и после 2022 года. Там видят выход из сложившегося положения в строительстве новых заводов. Директор Intel Пэт Гелсинджер уверен, что существующий дефицит чипов продолжит усугубляться, а его пик придется на вторую половину 2021 года. «Я не думаю, что индустрия микросхем вернется к здоровому балансу спроса и предложения до 2023 года», — заявил он.

Кризисные цены

— Вероятно, пик дефицита уже пройден, но нормализация ситуации займет продолжительное время (ближе к 2023 году), — рассуждает управляющий активами «БКС Мир инвестиций» Виталий Громадин. —Дефицит приводит к росту цен на конечную продукцию, так как производители на фоне высокого спроса достаточно успешно перекладывают негативный эффект от дефицита на конечного потребителя. Можно ожидать нормализацию цен вместе с уходом узких мест с цепочках поставок, которые мешают автопроизводителям запустить конвейеры на полную мощность.

Ситуация в отечественном автопроме будет непростой, но из-за крупного спада в прошлом году она не будет выглядеть так уж катастрофически, заметил шеф-аналитик TeleTrade Петр Пушкарев.

В кювете

Фото: РИА Новости/Максим Блинов

— Российские заводы в 2021 году могут выпустить почти на 10% новых легковых автомобилей меньше в сравнении с доковидным уровнем, но спад в сравнении с результатами 2020 года будет скромнее, порядка 1,2–1,5%, до общего уровня менее 1,5 млн штук. Продажи местных российских брендов всё же смогут превысить 300 тыс. машин, также на рынке ожидается менее 250 тыс. импортированных авто и ориентировочно свыше 900 тыс. иномарок отечественной сборки, которые традиционно преобладают, но снижение производства затронет все три сектора довольно равномерно.

По его словам, цены на авто большинства марок продолжат расти, причем даже когда (и если) проблема с микрочипами благополучно разрешится.

— Сильные инфляционные бури, бушующие весь год по всем товарным группам на глазах у покупателей, подстегивают ажиотажный спрос: люди готовы покупать машины дорого, боясь, что скоро данная продукция станет лишь еще дороже, покупательная способность их накоплений успеет обесцениться, а проценты по автокредитам станут выше вслед за ростом ключевой ставки. На этом фоне цены на новые автомобили продолжат рост и в следующем году, даже если проблема с нехваткой микрочипов станет менее острой: потратившиеся на закупку дорогих комплектующих производители постараются и дальше компенсировать по максимуму свои затраты, продолжая пользоваться высоким спросом. Слабым утешением для покупателей можно будет считать разве что неизбежную активизацию маркетплейсов, а возможно, и салонов по перепродаже авто с пробегом на вторичном рынке, но и там цены вряд ли будут щадящими.

Когда ждать

Релиз процессоров Intel Alder Lake, по прогнозам аналитиков VideoCardz, может состояться в IV квартале 2021 г. Сама Intel заявила, что появление чипов запланировано на 2021 г., но более конкретные сроки она не указала.

Выпускаться все Alder Lake будут по 10-нанометровому техпроцессу, который Intel освоила в августе 2019 г. Точнее, Intel собирается использовать его улучшенную версию под названием SuperFin, премьера которой состоялась в середине августа 2020 г.

Под процессоры Alder Lake потребуется не только новая материнская плата, но и новое охлаждение

Семейство Alder Lake станет первым, в котором SuperFin найдет свое применение. По заверениям компании, использование SuperFin позволяет повысить производительность транзисторов на 15-20% в сравнении с обычным 10-нанометровым техпроцессом, используемым компанией. «Это самый большой внутриузловой скачок за всю историю компании. Это очень большой прирост производительности», – отметил главный архитектор Intel Раджа Кодури (Raja Koduri).

Примечательно, что 13 поколение процессоров Core тоже может оказаться 10-нанометровым, тогда как AMD, главный конкурент Intel, в настоящее время выпускает 7-нанометровые Ryzen и присматривается к 5 нм. Портал VideoCardz пишет, что следующая линейка получит название Raptor Lake и ту же компоновку ядер, что и Alder Lake (два кластера).

Роадмап Intel на ближайшие годы

Выпуск Raptor Lake ожидается в 2022 г. Лишь в 2023 г. Intel наконец-то откроет для себя 7 нм с появлением линейки Meteor Lake (14 поколение процессоров Core).

Toyota

Вторая по размерам автомобилестроительная корпорация в мире долгое время избегала по-настоящему тяжелых испытаний в связи с кризисом на рынке полупроводников. На протяжении месяцев Toyota ритмично увеличивала выпуск машин по сравнению с 2020 годом. Но в сентябре производство автомобилей сократилось на 40% в сравнении с планом, схожим образом обстоят дела и в октябре. Наконец, на ноябрь прогноз по производству снижен на 15%. В Японии выпуск упадет на 50 тыс. авто, а на предприятиях компании в остальном мире — в пределах 50–100 тыс. штук.

Несмотря на все трудности, компания всё же рассчитывает выйти на относительно неплохие показатели. Согласно новейшим планам, объемы выпуска упадут по итогам 2021 финансового года (с апреля по март включительно) на 300 тыс. авто, составив в общей сложности 9 млн. Это больше, чем в 2020 году, но заметно меньше показателей до кризиса.

В кювете

Фото: Global Look Press/Xinhua

Toyota смогла какое-то время продержаться благодаря выработанной после цунами 2011 года сложной системе мониторинга деятельности более тысячи поставщиков, которая позволяла отслеживать возможные опасности дефицита. Таким образом корпорация смогла создать крупные запасы микросхем. Но на весь год не хватило и этого.

Графеновые процессоры, почему они не возможны?

Графен является не чем иным, как очень тонким слоем (толщиной в атом) углерода, который давно был открыт сверхпроводящий то есть он способен пропускать электричество, не оказывая практически никакого сопротивления, поэтому скорость и эффективность практически абсолютны.

Проблема заключается в том, что с помощью современной технологии невозможно построить полупроводниковые транзисторы, и это так, потому что, поскольку графен является сверхпроводящим, он не будет иметь «выключенного» состояния. Транзистор — не что иное как переключатель, который позволяет или не позволяет электричеству проходить, представляя единицы и нули двоичной системы, и в это время графен не способен генерировать нули, представленные, когда он не пропускает ток .

Это называется «Band Gap» (что-то вроде запрещенной зоны), и мы объясним это подробно ниже.

Band Gap, проблема с графеном

Полоса разрыва представляет собой небольшой промежуток между зоной проводимости и валентной зоной, который говорит нам, какой уровень тока будет фактически течь между ними. Это похоже на маленького швейцара, который поддерживает электрический заряд в пространстве, пока не «выключится». Практически все процессоры изготовлены из полупроводящего материала, что означает, что он имеет умеренную запрещенную зону, что не позволяет ему проводить электричество так же легко или отклонять все электрические заряды. Это связано с базовой молекулярной структурой, поэтому при создании чипа задействовано немало химии.

В материалах, таких как резина, есть очень большие полосовые зазоры, которые будут сопротивляться обоим электрическим токам, которые, прежде чем пропустить их, могут воспламениться (именно поэтому для изоляции кабелей используется резина). Материалы с очень низкой шириной запрещенной зоны известны как проводники, в то время как материалы, практически не имеющие так называемых сверхпроводники, такие как графен .

Сегодня большинство процессоров сделаны из кремния, который служит очень прочным и надежным полупроводником. Помните, что нам нужны полупроводники, которые можно включать и выключать, чтобы они могли действовать как «переключатели» и представлять единицы и нули двоичной системы, и для этого сверхпроводник не работает. Вот почему до сих пор нет процессоров из графена.