The words you are searching are inside this book. To get more targeted content, please make full-text search by clicking here.
Discover the best professional documents and content resources in AnyFlip Document Base.
Search
Published by polykin-dima-srg, 2020-02-02 12:18:05

zet-2-2020

zet-2-2020

Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г.

Экспресс-информация

ПО ЗАРУБЕЖНОЙ
ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКЕ

Рынок информационных
систем управления

режимом электропитания:
состояние и перспективы

AMS: как за три года
превратиться в фирму
стоимостью 6 млрд долл.?

Умные очки следующего
поколения от компании Bosch

Новая технология Broadcom
позволяет достичь

быстродействия в 25,6 Тбит/с
на 7-нм монолитной

информационной системе

ISSN 2500-3844

СЕГОДНЯ В ВЫПУСКЕ

1 Компетентное мнение Издатель
АО «ЦНИИ «Электроника»
4 Рынок информационных систем
Главный редактор
управления режимом электропитания: Алена Фомина, д. э. н., доц.
состояние и перспективы
Заместитель главного редактора
10 AMS: как за три года превратиться Дмитрий Корначев

в фирму стоимостью 6 млрд долл.? Научный референт
Валерий Мартынов, д. т. н., проф.
13 Умные очки следующего поколения
Выпускающий редактор
от компании Bosch Полина Корсунская

18 Новая технология Broadcom Авторы материалов
Михаил Макушин,
позволяет достичь быстродействия Елена Миронова,
в 25,6 Тбит/с на 7-нм монолитной Анастасия Хомчик,
информационной системе Иван Черепанов

23 Новый алгоритм оценки Над выпуском работали
Григорий Арифулин,
эффективности ускорителей Людмила Железнова,
искусственного интеллекта Анастасия Никитина

27 Новейший УЗ-датчик от UltraSense Sys- Реклама
[email protected]
tems превратит любую поверхность +7 (495) 940-65-24
в сенсорный экран
Адрес редакции
32 Доклады CEA-Leti на IEDM‑2019 127299, г. Москва,
ул. Космонавта Волкова, д. 12
37 Состояние и перспективы +7 (495) 940-65-24
www.instel.ru
развития производственной базы [email protected]
микроэлектроники
Экспресс-информация
44 Глоссарий по зарубежной электронной
технике издается с 1971 г.,
в электронной версии – с 2003 г.

Издание зарегистрировано
в Федеральной
службе по надзору
за соблюдением
законодательства в сфере
массовых коммуникаций
и охране культурного наследия
(свидетельство ПИ № 77–13626
от 20 сентября 2002 г.).

Компетентное мнение

По мере масштабирования ИС существую- и  металлические затворы «обертываются»
щие материалы и приборные структуры пере- вокруг канала, создавая структуру, напоми-
стают удовлетворять быстро меняющимся нающую плавник рыбы (fin). Это обеспечило
требованиям технологических процессов. При бóльшую площадь поверхности и достижение
этом сроки использования новых подходов более высоких значений токов каналов в ком-
постоянно сокращаются или сдвигаются, а ре- пактном форм-факторе. Формирование более
шения, ранее считавшиеся выходом из  скла- тонких, высоких «плавников» или встраивание
дывающейся ситуации, начинают повторять множественных параллельных «плавников»
в своем развитии эволюцию предшественни- позволяет продлить использование FinFET-
ков. Важнейшая задача, стоящая перед раз- архитектуры на  технологические уровни 22,
работчиками,  – о​ беспечить рентабельность 14, 10 и 7 нм, а возможно, и на 5 нм – ​однако
серийного производства приборов, создан- при дальнейшем масштабировании размеров
ных на основе новых подходов и решений: без затворов даже FinFET-технология может до-
выполнения этого условия даже самая совер- стичь физических пределов развития.
шенная с технической точки зрения разработ-
ка на рынок не выйдет. Следующим шагом, обеспечивающим даль-
нейшее масштабирование архитектуры затво-
К примеру, EUV-литография, которую «до- ра, стала технология кругового затвора (gate
водили до  ума» более 20  лет, считалась пер- all around, GAA), где нанопроволоки, покрытые
спективной заменой и сухой, и иммерсионной диэлектрическими и  металлическими слоя-
193-нм литографии на топологиях 10 нм и ме- ми, обеспечивают 360-градусное покрытие
нее, особенно когда начали внедряться мето- поверхности канала. Такой подход улучшает
дики двукратного и  многократного формиро- управление статическим электрическим по-
вания рисунка, что привело к  существенному лем и  обеспечивает лучшее управление под-
удорожанию и  усложнению технологическо- пороговым напряжением, но для достижения
го процесса. Считалось, что EUV-литография достаточно высокого значения тока, позво-
позволит формировать структуры за  один ляющего поднять производительность при
прогон, что обеспечит снижение сложности заданном технологическом уровне, может по-
и  стоимости процесса, несмотря на  рост сто- требоваться несколько уровней нанопрово-
имости оборудования. Однако впоследствии лочной разводки. Нанопроволочные структу-
выяснилось, что, во‑первых, при помощи оп- ры представляют собой будущее логической
тической литографии возможно формировать интеграции, однако возникает много проблем,
топологические элементы с  минимальными связанных как с  материалами, так и  с  мето-
размерами и 9, и даже 7 нм; во‑вторых, на то- дами их обработки (включая проблему па-
пологиях 5 нм и  менее EUV-литография тоже разитных явлений). Помимо нанопроволок
начинает требовать применения методик дву- столь  же активно изучаются и  используются
кратного и  многократного формирования ри- нанолисты  – в​   аналогичных или несколько
сунка  – и​ наче говоря, отрасль возвращается иных конструкциях. Так, сравнительно недав-
к тому, от чего пыталась уйти. но исследователи корпораций IBM, Samsung
и  GlobalFoundries совместно разработали по-
В развитии приборных структур общая левой транзистор с  множественными мости-
тенденция  – ​переход от  планарных структур ками канала (multi bridge channel FET, MBCFET)
к  трехмерным. Первым шагом стал переход для 5-нм технологического процесса, однако
от  планарных полевых транзисторов (FET) реально он появится только в  3-нм кристал-
к  структурам FinFET с  вертикальной конфигу- лах ИС Samsung. В  этом транзисторе канал
рацией затворов, в  которых материалы с  вы- разделяется на  несколько расположенных
сокой диэлектрической проницаемостью

Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г. 1

Компетентное мнение zet.instel.ru

друг над другом горизонтальных (а  не  верти- больше напоминающей замкнутый круг? Один
кальных, как в  FinFET) нанолистов, окружен- из вариантов несколько лет назад продемон-
ных со  всех сторон затвором. Характеристи- стрировала корпорация GlobalFoundries – о​ на
ками MBCFET-транзистора можно управлять отказалась от  масштабирования за  пределы
за  счет варьирования как числа нанолистов, топологических норм 16/14 нм, сосредото-
так и их ширины, создавая транзисторы с вы- чившись на  глубокой оптимизации создан-
сокой производительностью (быстродействи- ных конструкций, в том числе за счет подхода
ем) или  же с  меньшей производительностью «Больше, чем Мур»1, но  каков запас (и  техно-
при малой потребляемой мощности. В  отли- логический, и  временной) у  подобной страте-
чие от  прежних типов транзисторов, число гии, пока не  ясно. В  то  же время сторонники
градаций уровней производительности и  бы- подхода «Больше Мура»2 продолжают актив-
стродействия увеличивается с  двух до  пяти- ные попытки дальнейшего масштабирования,
семи. А  специалисты Межуниверситетского при том что по  мере наращивания их усилий
центра микроэлектроники (IMEC, г. Левен, перспективы становятся все более неопреде-
Бельгия) на  пути к  созданию 2-нм приборов ленными. Как бы то ни было, ведущие игроки
разработали архитектуру Forksheet: транзи- продолжают строить долгосрочные планы  –​
стор, у которого канал разделен (разветвлен) корпорация Intel в  2019 г. огласила планы
на вертикальные нанолисты, перемежающие- внедрить в  2029 г. технологический процесс
ся вертикальными слоями диэлектрика, с од- с 1,4‑нм топологическими нормами.
ной стороны которого располагаются каналы
n-типа, а с другой – p​ -типа, и все это окружено Что тут сказать? Говорят, что однажды Ход-
общим затвором в виде вертикального «плав- жа Насреддин получил от  бухарского эмира
ника» чуть шире, чем у MBCFET. Данная архи- ишака и мешочек золотых – ​а также задание
тектура была представлена как на последней за  десять лет обучить ушастого читать Ко-
Международной конференции по  электрон- ран. Знакомые Ходжи ужаснулись: «Не сно-
ным приборам (International Electronic Device сить тебе головы!..» «Даром получить в  хо-
Meeting, IEDM) в  декабре 2019 г., так и  на  не- зяйство деньги и ишака – ​неплохо, – о​ тветил
скольких предшествующих ей мероприятиях хитрец.  – А​   за  десять лет кто-нибудь из  нас
полупроводниковой промышленности. точно умрет – ​или ишак, или эмир, или я. Поди
разберись тогда, кто был более силен в бого-
Разумеется, новые разработки будут появ- словии…» Ничего не напоминает?
ляться и  дальше  – ​в  чем-то похожие на  пре-
дыдущие, но  реализованные с  меньшими Михаил Макушин,
топологиями и  с  использованием других ма- главный специалист отдела научно-
териалов. Есть ли выход из этой ситуации, все
технического планирования РЭП

2 Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г.

РОССИЙСКАЯ 21–24
НЕДЕЛЯ апреля
ВЫСОКИХ 2020
ТЕХНОЛОГИЙ
Россия, Москва,
ЦВК «ЭКСПОЦЕНТР»

5G Big Data Умный город

Геоданные и навигационные технологии
Цифровое правительство ЦОДы
Информационная
Smart Device Show
IoTбезопасность
Телеком
Искусственный интеллект Спутниковая связь
Умная мобильность Российский софт
AR&VR Future TV

Дроны и беспилотные системы Стартапы

СВЯЗЬ НАВИТЕХ

32-я международная выставка 12-я международная выставка
«Информационные «Навигационные системы,
и коммуникационные технологии» технологии и услуги»

www.sviaz-expo.ru www.navitech-expo.ru

www.hi-techweek.ru Реклама 12+

Бизнес

Рынок информационных
систем управления
режимом электропитания:
состояние и перспективы

Ключевые слова: динамика рынка, социальное воздействие,
стратегические решения, управление режимом электропитания.

Согласно данным последнего прогноза по ИС управления режимом электропитания,
опубликованного исследовательской группой Yole Développement (г. Лион, Франция), рынок
этих приборов увеличится с 19,1 млрд долл. в 2018 г. до 21,3 млрд в 2024-м. При этом продажи
в 2019 г., как ожидается, несколько сократятся – д​ о 18,5 млрд долл. Наибольший прирост продаж
ИС управления режимом электропитания в течение прогнозного интервала будет наблюдаться
по приборам для автомобилей и транспортных средств (33%), а продажи устройств для
вычислительной техники будут держаться на одном и том же уровне.

В целом сегмент ИС управления режимом технология, промышленность и  тенденции
электропитания (power management integrated развития» (Power Management IC: Technology,
circuit, PMIC) представляет собой достаточно Industry and Trends) не только освещает про-
зрелый, сформировавшийся рынок. Об этом сви- блемы PMIC, но  и  является этапом более
детельствуют среднегодовые темпы прироста масштабного исследования проблем и  пер-
продаж в сложных процентах (CAGR) за период спектив развития силовой электроники в це-
2018–2024 гг.: они прогнозируются на  уровне лом. Ранее было опубликовано еще два ис-
1,9% (рис. 1). Однако из-за подвижек на рынках следования: «Состояние индустрии силовой
конечного потребления указанных ИС ситуация электроники» (Status of the Power Electronics
вскоре может измениться. Специалисты Yole Industry) и  «Состояние индустрии перезаря-
Développement убеждены, что поставщики PMIC жаемых ионно-литиевых аккумуляторных
все в  большей мере будут подвергаться влия- батарей» (Status of Rechargeable Li-Ion Battery
нию тех же факторов, что воздействуют на че- Industry),  – ​которые помогли осуществить
ловеческое общество в целом. Соответственно, всесторонний и  детальный анализ цепочки
значимость и  последствия принимаемых по- поставок и  экосистемы PMIC, рассмотреть
ставщиками этих приборов решений будут все основные применения приборов управле-
серьезнее для них и их партнеров. ния режимами электропитанием и  выявить
ключевые тенденции технологического раз-
Представленный Yole Développement отчет вития.
«ИС управления режимом электропитания:

4 Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г.

zet.instel.ru Бизнес

Мобильная и потребительская Автомобили и транспортные средства 0,6 млрд Источник: Power Management IC: Technology, Industry and
электроника Телекоммуникации и инфраструктура 21,3 млрд долл. долл. Trends Report, Yole Développement, November 2019

Медицинская электроника Industrial Промышленная электроника 2 млрд
долл.
Вычислительная техника

19,1 млрд долл. 4,02 млрд
долл.

0,5 млрд
долл.

3,05 млрд 1,5 млрд 2,5 млрд
долл. долл. долл.

9,7 млрд 2,5 млрд 10,3 млрд
долл. долл. долл.

1,7 млрд
долл.

1,6 млрд
долл.

Рисунок 1. Прогноз структуры рынка ИС управления режимом электропитания в период 2018–
2024 гг.

В своем исследовании Yole Développement гии управления режимами энергопотребле-
концентрируется на следующих вопросах: ния. Правительственные субсидии и  иные
меры стимулирования привели к увеличению
• состояние индустрии ИС управления режи- числа компаний, внедряющих собственные
мом электропитания; технологии PMIC. Многие китайские кремние-
вые заводы приступили к переориентации ли-
• перспективы развития и динамика рынка ний по обработке пластин диаметром 200 мм,
PMIC; ранее использовавшихся для производства
КМОП-приборов, на BCD технологические про-
• социальные последствия развития рынка цессы [1].
PMIC;
BCD-процессы (bipolar-CMOS-DMOS), соче-
• основные стратегические решения, прини- тающие в  себе биполярную, КМОП- и  ДМОП3-
маемые производителями PMIC. технологии, представляют собой один из клю-
чевых подходов к  формированию мощных
Примером воздействия освоения новых полупроводниковых приборов и ИС. Эту техно-
технологий, в  частности PMIC, на  общество логию, революционную для своего времени,
и  социальную сферу можно считать КНР. изобрели в  середине 1980-х гг. специалисты
В  последнее десятилетие в  стране все яв- корпорации STMicroelectronics  – ф​ ранко-ита-
ственнее меняется экологическое сознание. льянского производителя электроники и  по-
Одним из  основных направлений деятель- лупроводниковых приборов, перенесшего
ности правительства стало снижение выбро- штаб-квартиру в  Женеву (Швейцария) по  со-
сов CO2 и  энергопотребления  – ​выделяют- ображениям налоговой оптимизации, – и​  с тех
ся значительные средства (субсидии и  т. д.) пор постоянно развивают ее. BCD  – ​это се-
на технологии энергосбережения. Кроме того, мейство кремниевых процессов, сочетаю-
страна ориентируется на увеличение доли оте- щих сильные стороны трех различных техно-
чественной (китайской) продукции как на вну- логических процессов на  одном кристалле:
треннем рынке, так и  в  структуре экспорта. биполярный процесс обеспечивает точность
Одним из важных факторов, обеспечивающих
снижение энергопотребления, стали техноло-

Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г. 5

Бизнес zet.instel.ru

Аналоговая биполярная Цифровая КМОП-технология ДМОП-технология мощных
технология
полупроводниковых приборов
База Эмиттер Контакт
Исток Затвор Сток Сток Затвор Исток Сток Исток Затвор Сток

База Эмиттер Контакт Исток Затвор Сток Сток Затвор Исток Сток Исток Затвор Сток

Рисунок 2. Структура прибора, полученного по комбинированной биполярной-КМОП-ДМОП-
технологии

аналоговых функций, КМОП-процесс поддер- ка корпораций Dialog Semiconductor (г. Лон-
живает проектирование цифровой части ИС, дон, Великобритания) и  Apple (г. Купертино,
а ДМОП-процесс обеспечивает формирование шт. Калифорния, США). Фактически Apple
мощных (силовых) и высоковольтных элемен- решила прекратить покупать PMIC у  Dialog
тов (рис. 2). Semiconductor, а  вместо этого инвестировала
около 600 млн долл. в лицензирование техно-
Такое сочетание дает много преимуществ: логии PMIC данной фирмы. Такое стратегиче-
повышенную надежность, снижение электро- ское решение позволяет Apple шаг за  шагом
магнитных помех и уменьшение площади кри- приобрести ключевой опыт, выйти на  рынок
сталла ИС. BCD-подход широко применяется ИС управления режимом электропитания
и  постоянно совершенствуется для решения и осуществить точную подстройку PMIC к тре-
широкого спектра задач в области управления бованиям своей конечной продукции на  мак-
режимом электропитания, сбора аналоговых симально ранних этапах проектирования
данных и  обеспечения работы силовых при- и производства [1].
водов [2].
В чем суть сделки?
Аналитики Yole Développement уделили
большое внимание процессам принятия круп- • Dialog Semiconductor получила 600  млн
ными корпорациями стратегических решений, долл. за  лицензию на  некоторые PMIC
в  частности направленных на  дальнейшее и  передачу определенных активов, а  так-
увеличение их доли рынка и  доходов. Так, же в качестве предоплаты за будущие по-
для создания высокопроизводительных про- ставки своей продукции корпорации Apple.
дуктов по доступной цене оказалось важным,
чтобы фирма-владелец базовой технологии • Apple наняла более 300 специалистов
принадлежала крупному конечному потреби- Dialog Semiconductor с целью осуществле-
телю продукции, созданной по  данной техно- ния НИОКР в области PMIC.
логии и  используемой в  конечных изделиях
этого потребителя, или контролировалась • Dialog Semiconductor заключила с  Apple
им.  Пример  – ​недавняя лицензионная сдел- ряд контрактов на  разработку и  поставку
систем управления режимом электропита-

6 Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г.

zet.instel.ru Бизнес

ния, аудиоподсистем, систем подзарядки топологиях позволяет увеличить выпуск ИС
и других цифро-аналоговых ИС. и  снизить удельные расходы на  их формиро-
• Dialog Semiconductor сосредотачивается вание. Если  же при переходе уменьшаются
на  быстрорастущих сегментах рынка, та- и  проектные нормы, то  экономический эф-
ких как Интернет вещей, мобильные при- фект усиливается в  большей мере. Несколь-
боры и  системы, автомобильная электро- ко лет назад так уже поступила корпорация
ника, вычислительная техника, средства Texas Instruments (г. Даллас, шт. Техас, США),
хранения данных, в качестве одного из ве- переведя ряд своих линий по  обработке 300-
дущих поставщиков заказных и  конфигу- мм пластин на  BCD-технологию для изготов-
рируемых цифро-аналоговых ИС. ления мощных полупроводниковых приборов
для силовой электроники. Новый завод по об-
Отмечается, что корпорации Apple и  Dialog работке 300-мм пластин построила и  корпо-
Semiconductor тесно сотрудничали на  протя- рация STMicroelectronics, а  корпорация ON
жении многих лет. Сделка, завершенная в пер- Semiconductor (г. Финикс, шт. Аризона, США)
вой половине 2019 г., сразу начала давать заключила с занимающим второе место в рей-
плоды  – о​ бе корпорации благодаря ей уже тинге «чистых» кремниевых заводов4 Global
получили дополнительную прибыль, объемы Foundries (штаб-квартира которого находится
которой в 2020–2021 гг., как ожидается, будут в США, но капитал практически полностью при-
увеличиваться. Стратегическое решение кор- надлежит Эмирату Абу-Даби) контракт на про-
порации Apple позволило ей теснее привязать изводство мощных полупроводниковых при-
к себе Dialog Semiconductor без дорогостоящей боров на  300-мм пластинах [1]. В  мае 2019 г.
сделки поглощения, подстроить часть про- корпорация Infineon Technologies начала
дукции фирмы-партнера под свои требования строительство завода по  производству мощ-
(удешевление заказной продукции) и  сокра- ных полупроводниковых приборов на 300‑мм
тить сроки разработки и вывода на рынок но- пластинах в  г. Филлах (Австрия), неподале-
вых систем, в которых используются комплек- ку от  своих уже существующих мощностей.
тующие Dialog Semiconductor. При этом Dialog В  ближайшие шесть лет на  развитие данного
Semiconductor продолжит отгружать PMIC дру- предприятия с первоначальной численностью
гим заказчикам в разных странах мира в каче- занятых в 400 чел. планируется затратить око-
стве независимого поставщика [3]. В прошлом ло 1,6 млрд евро. Начало серийного выпуска
корпорация Apple уже использовала подобный продукции намечено на 2021 г. Годовой доход
подход для комплектующих, применяемых нового предприятия после выхода на полную
в  ее мобильных телефонах, планшетных ПК мощность оценивается в 1,8 млрд евро [4].
и ноутбуках. Таким образом, Apple постепенно
становится владельцем (совладельцем) клю- Кремниевые заводы также используют
чевых технологий и  все в  большей мере кон- 300-мм производственные линии для изго-
тролирует свою цепочку поставок. товления PMIC. Это касается TSMC (Тайвань,
№ 1 в  рейтинге «чистых» кремниевых заво-
Рассмотренные специалистами Yole дов), TowerJazz (Израиль) и  UMC (Тайвань).
Développement стратегические решения каса- Последний специально для этих целей в про-
ются не  только процессов слияния и  погло- шлом году приобрел 300-мм производствен-
щения и  лицензирования. Еще один способ ную линию у  корпорации Fuji (Япония). Отме-
увеличить рентабельность, не прибегая к этим чается, что все эти инвестиции сосредоточены
решениям,  – п​ ереход на  обработку пластин не только на PMIC, но и на всем ассортименте
диаметром 300  мм: очевидный выбор для мощных полупроводниковых приборов. Таким
любого крупного производителя, который образом, «большие рыбы» станут еще круп-
может себе это позволить. Переход на  обра- нее, в то время как мелким игрокам придется
ботку пластин большего диаметра при тех же озаботиться сохранением контролируемой

Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г. 7

Бизнес zet.instel.ru

доли рынка. Результаты исследования Yole зуется высокой конкуренцией – с​ оответствен-
Développement показали также, что продук- но, поставщики уделяют первоочередное
ты управления режимом электропитания все внимание снижению издержек производства
больше дифференцируются на  стандартные и стоимости выпускаемой продукции. Постав-
PMIC (регулирование напряжения, переключе- щики PMIC во втором сегменте ориентируют-
ние напряжения и т. д.) и специфические PMIC ся в  первую очередь на  повышение произво-
(объединяющие на  одном кристалле ИС раз- дительности и  энергоэкономичности своих
личные функции). Первый сегмент характери- изделий [1].

1. Power Management IC: Many Things Are About to Change… Yole Développement,
November 2019: http://yole.fr/Power_Management_IC_IndustryStatus.aspx#.XfDG – h​ KiM9/

2. Innovation & Technology. BCD. STMicroelectronics, 2019: https://www.st.com/content/
st_com/en/about/innovation—-technology/BCD.html

3. Dialog Semiconductor and Apple to Strengthen Partnership through Technology Licensing
Agreement, Addition of Dialog Engineers to Apple. i-Micronews, October 11, 2018: https://
www.i-micronews.com/dialog-semiconductor-and-apple-to-strengthen-partnership-through-
technology-licensing-agreement-addition-of-dialog-engineers-to-apple/

4. Infineon Prepares for Long-Term Growth and Invests €1.6 Billion in New 300-millimeter
Chip Factory in Austria. i-Micronews, May 18, 2018: https://www.i-micronews.com/infineon-
prepares-for-long-term-growth-and-invests‑1–6-billion-in-new‑300-millimeter-chip-factory-in-
austria/

8 Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г.



Бизнес zet.instel.ru

AMS: как за три года
превратиться в фирму
стоимостью 6 млрд долл.?

Ключевые слова: вертикальная интеграция, оптоэлектроника,
полупроводниковые приборы, слияния и поглощения.

В рамках укрепления конкурентоспособности и увеличения доходов высокотехнологичные
фирмы прибегают к наращиванию инвестиций в перспективные НИОКР, формированию
стратегических партнерств с компаниями, обладающими перспективными разработками,
и т. д. Один из вариантов – ​сделки слияния и поглощения, позволяющие, как правило,
увеличить размеры и охват рынков в относительно сжатые сроки, что хорошо видно
на примере фирмы AMS.

В середине декабря 2019 г. фирма AMS • Bain Capital и  Carlyle Group не  смогли до-
(г. Премштеттен, Штирия, Австрия) сумев при- говориться о  дальнейших взаимных дей-
обрести достаточное количество акций, взяла ствиях и отступили;
под свой контроль компанию Osram (г. Мюн-
хен, ФРГ), второго в мире по величине постав- • акционеры Osram приняли предложение
щика средств и систем освещения. AMS.

Краткая история приобретения Osram вы- Почему AMS так стремилась приобрести
глядит следующим образом: Osram? Динамика доходов обеих компаний
(см. таблицу) наводит на мысль, что восходя-
• в июле 2019 г. две американские группы, щая звезда приобрела падающего гиганта.
специализирующиеся на  операциях с  ак-
циями – B​ ain Capital и Carlyle Group, – о​ бъ- Однако сама по  себе статистика мало что
единились, чтобы сделать совместную за- дает. Отмечается, что Osram OS  – ​подразде-
явку на приобретение ценных бумаг Osram ление Osram, специализирующееся на  оптоэ-
по 35 евро за акцию; лектронике и полупроводниковых приборах, –​
демонстрирует динамику развития, сходную
• это спровоцировало неожиданное встреч- с  положительной динамикой AMS: его до-
ное предложение AMS – ​38,50 евро за ак- ходы увеличились с  1,4 млрд евро в  2016 г.
цию (+10%); до 1,7 млрд в 2018-м при среднегодовом тем-
пе роста более 10%.
• Совет директоров Osram неохотно ре-
комендовал акционерам принять пред- Специалисты исследовательской корпора-
ложение AMS, одновременно критикуя ции Yole Développement указывают на три при-
способность этой фирмы интегрировать чины приобретения Osram фирмой AMS:
приобретение в свою структуру или добить-
ся синергетического эффекта на  300  млн • желание AMS укрепить ведущие по-
евро.; зиции на  рынке средств и  технологий

10 Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г.

zet.instel.ru Бизнес

Таблица
Динамика годовых доходов и темпов их прироста фирм AMS
и Osram в 2016–2019 гг.

Показатели 2016 г. 2017 г. 2018 г. 2019 г. (оценка)

Годовой доход, млрд евро AMS 1,6 2,1
Прирост, % 33,3 31,3
0,6 1,2
Годовой доход, млрд евро 3,8 3,5
Прирост, % 118,0 –7,3 –7,9

Osram

4,2 4,1

– –2,4

3D-распознавания и  зондирования и  до- 50%. К  тому  же сейчас начинает развиваться
стижение критической массы до  вероят- рынок 3D-сенсорного освещения, объем ко-
ного в будущем появления в этом секторе торого увеличится с  1,8 млрд евро в  2019 г.
любого потенциального нового крупного до 5,7 млрд в 2024-м (CAGR за указанный пе-
китайского поставщика; риод – 2​ 7%).
• следование AMS своей стратегии верти-
кальной интеграции в  секторе средств С приобретением Osram, ранее поглотившей
и  технологий оптического распознавания фирму Vixar, компания AMS усиливает свои по-
и  зондирования плюс одновременное зиции на  рынке излучающих с  поверхности
получение доступа к  перспективным тех- полупроводниковых лазеров с вертикальным
нологиям создания источников твердо- резонатором (vertical-cavity surface-emitting
тельного освещения (solid state light, SSL), laser, VCSEL) для 3D-зондирования. Таким об-
таким как светоизлучающие диоды (СИД) разом, она сохранит свое лидирующее поло-
и лазерные диоды; жение перед нынешними конкурентами как
• расширение доступа в  автомобильную на уровне приборов (Lumentum), так и на уров-
промышленность, подготовка к  появле- не модулей и  датчиков (STMicroelectronics,
нию новых факторов роста и «захватчиков Himax и  AAC). Кроме того, существует угроза
рынка»5, связанных с  перспективными появления в этой области крупного китайско-
системами помощи водителю (advanced го игрока, поддерживаемого правительством
driver assistance systems, ADAS) и автоном- КНР и  ведущими китайскими производителя-
ными транспортными средствами. ми смартфонов. Эту угрозу подогревает ны-
нешняя геополитическая напряженность меж-
Основным бизнесом AMS все в  боль- ду Китаем и США.
шей мере становятся средства и  технологии
3D-распознавания и  зондирования. Доходы Приобретение Osram стало не первым дей-
от  них по  итогам 2019 г. ожидаются на  уров- ствием AMS в  рамках реализации стратегии
не 2,1  млн евро при среднегодовом темпе вертикальной интеграции. В 2016 г., после по-
роста более 30% с  2017 г. Такая позитивная купки фирмы Heptagon и  ее опыта в  области
тенденция в  основном обусловлена расши- оптических микроприборов, AMS начала по-
рением использования 3D-сенсорных приме- зиционировать себя в  качестве поставщика
нений, доля которых в  выручке AMS растет сенсорных решений, способного извлечь вы-
с каждым годом и в 2019 г. должна превысить году из  всех возможных способов использо-
вания сенсорики и средств зондирования. От-
мечается огромная роль Heptagon в создании

Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г. 11

Бизнес zet.instel.ru

3D-формирователей сигналов изображения, ленности. Более 50% своих доходов Osram по-
так что поглощение компании существен- лучала от реализации средств и систем авто-
но продвинуло AMS в  этой области. Затем, мобильного освещения, СИД и т. п., наработав
в  2017 г., AMS приобрела фирму Princeton не только большой опыт, но и обширные связи
Optronics, производителя VCSEL, что позволи- с  основными поставщиками первого уровня,
ло ей расширить цепочку создания стоимости специализирующимися на автомобильных де-
в  области приборов на  сложных полупровод­ талях и узлах, а также с собственно автопроиз-
никовых соединениях и сложных полупровод­ водителями. Кроме того, Osram занимает проч-
никовых материалах. ные позиции в  нескольких новых областях
применения, таких как ADAS и  3D-сенсорика,
Но оптическая сенсорика и  считывание  –​ в качестве поставщика источников излучения
это только малая часть фотонных технологий, для ADAS и  лидаров. Это еще больше усили-
находящихся сегодня в  центре нескольких вает синергетический эффект от  поглощения
мегатендеций, включая развитие интеллек- Osram фирмой AMS.
туального автотранспорта, мобильной техни-
ки, дополненной и  виртуальной реальностей И последнее, но не менее важное: приобре-
и  5G-сетей и  средств связи. По  всей вероят- тение Osram позволяет компании AMS достичь
ности, эти мегатендеции будут представлять критической массы на европейском рынке по-
собой в  среднесрочной перспективе наибо- лупроводниковых приборов. Новая компания
лее значительные факторы роста, а стратеги- получит по  итогам 2019 г. совокупный доход
ческими технологическими строительными в  6 млрд долл., что сопоставимо с  показате-
блоками и  оптическими компонентами ока- лями других крупных европейских игроков,
жутся SSL. Osram – ​один из немногих игроков, таких как Infineon, NXP или STMicroelectronics.
обладающих наработками в  области всех ос- За  счет балансирования деятельности в  об-
новных SSL-источников, включая УФ- и  ИК- ласти потребительской электроники в  Азии
СИД, СИД видимой области спектра, лазеры с  деятельностью в  области автомобильной
с торцевым излучением (EEL) и VCSEL. Таким и  промышленной электроники в  Европе об-
образом, поглотив Osram, фирма AMS получа- новленная фирма сможет существенно огра-
ет реальное преимущество, поскольку сможет ничить свои риски на  международной арене.
настроить свои модули и  системы для более Покупка Osram стала для AMS дорогостоя-
широкого круга «интеллектуальных» рынков. щим удовольствием – ​но иначе не удалось бы
за три года создать промышленную компанию
Поглощение Osram дает AMC возможность стоимостью в 6 млрд долл.
укрепить позиции в  автомобильной промыш-

Cambou Pierre, Mukish Pars, Boulay Pierrick. The Falling Giant and the Rising Star – ​
A Christmas tale by Yole Développement. i-Micronews, December 19, 2019: https://
www.i-micronews.com/the-falling-giant-and-the-rising-star-a-christmas-tale-by-yole-
developpement/

12 Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г.

Медицинская электроника

Умные очки следующего
поколения от компании Bosch

Ключевые слова: датчик барометрического давления, интеллектуальный
датчик, магнитометр, MEMS, умные очки.

На выставке потребительской электроники (International Consumer Electronics Show, CES),
ежегодно проходящей в январе в Лас-Вегасе при поддержке Ассоциации бытовой электроники
США, компания Bosch представила умные очки следующего поколения. Встраиваемая в дужку
умных очков система Bosch Smartglasses Light Drive оснащена различными датчиками и MEMS,
при этом ее вес составляет всего около 10 г. Решение Bosch Smartglasses Light Drive будет
доступно для крупных производителей в 2021 г.

В период с 7 по 10 января 2020 г. в Лас-Вегасе вает высокое качество изображения (впервые
(шт. Невада, США) прошла крупнейшая выстав- четкая картинка возможна даже под прямыми
ка потребительской электроники  – C​ ES‑2020. солнечными лучами) (см. рисунок).
Представленное на ней новое поколение ин-
новаций, как предполагается, переопределит Прорывная технология Bosch Light Drive
основные направления развития отрасли. произвела революцию в  носимых устрой-
В  выставке участвовало 4,4  тыс. компаний ствах: умные очки похожи на обычный аксес-
(в т. ч. 1200 стартапов) из разных стран мира. суар и  могут использоваться в  течение всего
Они предлагали разработки по  всем новей- дня как на  работе, так и  в  свободное время.
шим технологиям, включая 5G, искусственный Кроме того, технология также может приме-
интеллект, технологии транспортных средств, няться для оптимизации производительности
цифровое здравоохранение и  многое другое. волноводных систем, для которых разрабаты-
Журналисты издания Semiconductor Digest со- ваются пакеты интеграции.
ставили перечень наиболее интересных, с  их
точки зрения, новинок (см. таблицу) [1]. Главное отличие от других технологий умных
очков  – ​нет видимого снаружи дисплея или
Однако список перспективных разрабо- встроенной камеры. Меньший размер ново-
ток этим не исчерпывается. Так, фирма Bosch го модуля позволяет дизайнерам преодолеть
Sensortec представила на CES‑2020 инноваци- громоздкость, характерную для многих умных
онную оптическую систему Light Drive для ум- очков, выпущенных ранее. Впервые система,
ных очков. Модуль Bosch Light Drive представ- пригодная к  немедленной эксплуатации, по-
ляет собой единый источник, комплексный зволяет создавать более компактные, легкие
технологический стек, состоящий из  зеркал и  стильные модели умных очков, которые от-
MEMS, оптических элементов, датчиков и при- вечают требованиям к  эстетике и  комфорту
способленный для встроенной обработки дан- даже самого взыскательного пользователя.
ных. Это интегрированное решение обеспечи- Этот крошечный модуль также открывает ши-
рокие перспективы перед теми, кто носит очки

Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г. 13

Медицинская электроника zet.instel.ru

Таблица
Наиболее интересные из представленных на CES‑2020 новинок – ​
версия издания Semiconductor Digest

Компания Продукт

AMD Мобильный процессор Ryzen семейства 4000, первый в мире 7-нм процессор
для ноутбуков

Интеллектуальное устройство Vivascop для создания цифровых

Bosch микроскопических изображений клеток и их анализа с помощью

искусственного интеллекта

HDMI Licensing Программа сертификации сверхвысокоскоростного стандарта HDMI,

Administrator обеспечивающая поддержку всех функций HDMI 2.1, включая 8K*

Hyundai Модель S-A1, «персональное воздушное транспортное средство»
с электрическим приводом, способное перевозить до четырех пассажиров

Intel Tiger Lake, новейшая ИС в семействе процессоров Intel Core для мобильных
ПК

Panasonic Флагманская модель ОСИД-телевизора HZ2000 с поддержкой режима «как
в кинотеатре» (Filmmaker Mode от UHD Alliance)

Qualcomm Платформа для автономного вождения Snapdragon Ride

Концепция Woven City – «​ города-прототипа будущего», в котором можно

Toyota тестировать автономные транспортные средства, инновационный дизайн

улиц, технологии умного дома, робототехнику и новые мобильные продукты

Полуавтоматические системы вождения уровня 2+** для легковых

ZF автомобилей и полностью автоматизированные системы вождения уровня

4*** для коммерческих автомобилей

* Обозначение разрешающей способности в цифровом кинематографе и компьютерной графике, приблизительно соответствующее
8000 пикселей по горизонтали. 8K рассматривается как преемник разрешения 4K.
** Второй уровень – ​частичная автоматизация, т. е. системы помощи водителю (первый уровень) плюс частичная автоматизация ряда
основных функций. Уровень 2+ – ​расширенная частичная автоматизация, не доходящая, однако, до уровня условной автоматизации
(третий уровень).
*** Четвертый уровень автоматизации подразумевает, что автомобиль может управляться человеком, но в этом нет особой
необходимости (можно не смотреть на дорожную ситуацию, не держать руки на руле и т. п.). Автономное транспортное средство
обращается к человеку только в непредусмотренных программным обеспечением случаях. Появление машин с четвертым уровнем
автоматизации ожидается до 2022–2023 гг. (по данным IHS Markit), первоначально только в городах, где разрешено вождение без
водителя, причем роста в этой области не предвидится как минимум до 2024 г.

для коррекции зрения – ​рынок значительный, ные устройства на  наличие уведомлений или
поскольку ежедневно корректирующие линзы сообщений, таким образом, отвлекающее ис-
используют шесть из десяти человек. пользование телефона будет устранено.

Система Smartglasses Light Drive  – с​ амый Инновационные умные очки Light Drive
маленький и  легкий продукт на  рынке, спо- от  Bosch Sensortec проложат путь к  освобож-
собный, таким образом, превратить практи- дению человека от т. н. «цифровой усталости».
чески любые обычные очки в умные, считают Система отображает оперативную информа-
представители Bosch Sensortec. Помимо про- цию в режиме «свободных рук», что позволяет
чего умные очки могут помочь повысить безо­ использовать ее для работы с  навигационны-
пасность вождения  – с​   ними пользователям ми приложениями, звонками, уведомлениями
не нужно будет постоянно проверять мобиль- (сигналы будильника, напоминания календаря)

14 Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г.

zet.instel.ru Медицинская электроника

Умные очки со встраиваемой в дужку системой Bosch Smartglasses Light Drive, оснащенные
различными датчиками (интеллектуальный датчик BHI260, датчик барометрического давления
BMP388 и магнитометр BMM150) и MEMS. Вес датчика около 10 г, размеры (в зависимости
от потребностей клиента) 45–75×5–10×8 мм

и  платформами обмена сообщениями, такими такое как использование смартфона за рулем,
как WhatsApp и  WeChat. Повседневная работа и помогают повысить безопасность водителя,
с  заметками, такими как список дел и  список предоставляя понятные и  доступные навига-
покупок, также становится исключительно ционные указания непосредственно в  поле
удобной в формате умных очков. зрения водителя. Новая технология обещает
расширить сферу действия приложений, обе-
На сегодняшний день подобные приложе- спечивая мгновенный доступ к  требуемым
ния были в основном ограничены устройства- данным и  социальным сетям, а  также интуи-
ми с физическими дисплеями – с​ мартфонами тивно понятное управление воспроизведени-
или умными часами. Умные очки минимизи- ем аудио.
руют неприемлемое для общества поведение,

Инновационные технологии
в крошечном корпусе

Коллимированный световой сканер на  ос- ченного мобильного устройства, такого как
нове микроэлектромеханической системы сопряженный смартфон, в  режиме «свобод-
(MEMS) внутри модуля Bosch Smartglasses ных рук». Проецируемое изображение облада-
Light Drive сканирует голографический эле- ет высоким разрешением, его хорошо видно
мент (HOE), который встроен в  объектив ум- даже под прямыми солнечными лучами бла-
ных очков. HOE перенаправляет луч света годаря адаптивной яркости.
на поверхность сетчатки человека, непосред-
ственно формируя изображение (причем всег- Технология Bosch Light Drive совместима
да в фокусе). с  выпуклыми или вогнутыми корректирую-
щими медицинскими линзами, что делает ее
Технология обеспечивает безопасный про- технологию привлекательной и доступной для
смотр практически любых данных с  подклю- пользователей, которые уже носят очки по ре-

Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г. 15

Медицинская электроника zet.instel.ru

цепту врача. Для более старых технологий Drive обеспечивает оптическую прозрачность
отображения характерны дымка или радуж- в  течение всего дня с  минимальной чувстви-
ные блики (рассеянный свет), заметные при тельностью к рассеянному свету – и​ зображе-
выключении системы. Технология Bosch Light ние всегда кристально чистое.

Самое маленькое решение Smartglasses
Light Drive на рынке

Новая комплектная система Light Drive  –​ ных очков первого поколения, несомненно,
это самое маленькое устройство на рынке, его грубоватый вид). Если новинка будет принята
габариты на  30% меньше по  сравнению с  су- рынком и получит широкое распространение,
ществующими решениями. Благодаря этому то  технологии Light Drive станут следующим
производители очков могут уменьшать шири- шагом для производителей отображающих
ну оправы, создавая стильный дизайн (у  ум- устройств.

Комплексное решение
для производителей умных очков

Компания Bosch Sensortec самостоятель- ет эту позицию. Модуль оснащен, в  част-
но производит разработанное ею решение ности, интеллектуальным датчиком Bosch
Light Drive, благодаря чему достигается неиз- BHI260, датчиком барометрического давле-
менно высокое качество, надежность и про- ния BMP388 и магнитометром BMM150. Дат-
изводительность, а  также возможность бы- чики обеспечивают реализацию интуитивно
строго реагирования на  потребности рынка понятных функций пользовательского ин-
и  клиентов в  плане модификации продукта. терфейса, таких как функция многократного
Bosch Sensortec  – е​ динственный комплекс- нажатия на оправу, для повышения удобства
ный поставщик систем с  технологией Light при работе с очками.
Drive, а  широкий спектр дополнительных
устройств и  решений еще больше усилива- Умные очки Bosch Light Drive будут доступ-
ны для крупных производителей в 2021 г. [2].

1. Davis Shannon. CES2020 Opens with Innovation That Will Change the World.
Semiconductor Digest. Daily, January 7, 2020: https://www.semiconductor-digest.
com/2020/01/07/ces‑2020-opens-with-innovation-that-will-change-the-world/

2. More than Meets the Eye: Bosch Enables the Next Generation of Smartglasses.
I-Micronews.com, December 10, 2019: https://www.i-micronews.com/more-than-meets-the-
eye-bosch-enables-the-next-generation-of-smartglasses/

16 Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г.



Вычислительная техника

Новая технология Broadcom
позволяет достичь
быстродействия в 25,6 Тбит/с
на 7-нм монолитной
информационной системе

Ключевые слова: ИС, коммутатор, ПО как услуга, интерфейсы прикладного
программирования API, Li-Fi-многоячеистая система, оркестратор.

По мере роста требований к машинному обучению возрастает и потребность в быстродействии,
особенно для крупных компаний, специализирующихся на устройствах для гиперразмерных
вычислений в центрах обработки данных (ЦОД). Чтобы удовлетворить это требование,
Broadcom выпустила ИС-коммутатор Ethernet с самой высокой, как утверждается, пропускной
способностью, демонстрирующий скорость переключения 25,6 Тбит/с в одном монолитном
устройстве. Интерес вызывает и разработанный CEA-Leti первый в мире интеллектуальный
сетевой оркестратор.

Новая разработка корпорации Broadcom

Созданная корпорацией Broadcom по 7-нм реходом для массивных альтернативных вы-
техпроцессу кремниевого завода TSMC но- числительных кластеров.
вая ИС Tomahawk 4, состоящая из  31 млрд
транзисторов, обеспечивает до  64 портов Плотность подключения обеспечивается
коммутации и  маршрутизации 400GbE6 для с  помощью 512 высокопроизводительных
высокопроизводительных сетей с  низки- ядер 50G SERDES7 50G (реализованных по ва-
ми задержками и  гипермасштабных сетей. рианту импульсно-амплитудной модуляции
Новая ИС на  75% дешевле и  экономичнее PAM4), обеспечивающих оптическую связь
по  сравнению с  альтернативными решени- большого радиуса действия внутри ЦОД (long-
ями (по  данным специалистов), она также reach East–West optical links) и  связь посред-
предлагает самый высокий радиус действия ством медных кабелей с  прямым подключе-
портов 100GbE: 256 портов, поддерживаемых нием в стойках в ЦОД (cм. рисунок).
на  одном кристалле, позволяют создавать
сети с  минимальной задержкой и  одним пе- ИС Tomahawk 4 также обладает, по словам
разработчиков, самой передовой в отрасли ар-
хитектурой разделяемого буфера со скоростью

18 Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г.

zet.instel.ru Вычислительная техника

Более низкая плотность портов коммутатора Tomahawk 4 упрощает транзитные участки
позволяет создать несколько транзитных (линии передачи) и сокращает время
участков (линий передачи) ожидания

Коммутаторы Одна точка переключения транзитных участков Источник: Broadcom
1-го уровня (линия передачи)

Три точки переключения транзитных участков Подключение 256 конечных точек 100GbE с одним
(линии передачи) в кластере коммутатором уменьшает время ожидания
Альтернатива 128×100 GbE ультракластерной сети на 60%

Монолитная ИС Tomahawk 4 (справа) позволяет значительно снизить время ожидания
по сравнению с традиционными подходами

25,6 Тбит/с: в пять раз повышено поглощение устройства, доступного сегодня, что подразу­
вставок, обеспечены высочайшая производи- мевает огромную плотность ввода–выво-
тельность и минимальная сквозная задержка да  – ​плюс передовые внутриполосные или
для рабочих нагрузок RoCE8 версии 2. Кроме потоковые инструменты с  использованием
того, добавлены новые усовершенствованные четырех 1-ГГц процессоров фирмы ARM. Пред-
механизмы балансировки нагрузки, что прак- ставители Broadcom сообщили, что требования
тически исключает помехи и  обеспечивает «маршрутной карты» компании предполагают
чрезвычайно эффективное, управляемое ис- удвоение быстродействия коммутационных
пользование канала и  расширенное управле- ИС каждые два года  – T​ omahawk 4 была вы-
ние перегрузкой, позволяющее создавать но- пущена менее чем через два года после пре-
вые модели управления трафиком. дыдущего поколения с  быстродействием
12,8 Тбит/с, – ​и добавили, что не видят призна-
Производительность ИС Tomahawk 4 ков замедления этой тенденции для будущих
(25,6  Тбит/с) вдвое превышает пропускную поколений приборов.
способность любого другого кремниевого

Проблема пропускной способности
гиперразмерной облачной сети

Такие приборы, как Tomahawk 4, призваны нейронных сетей и альтернативных вычисли-
поддерживать быстрое развитие сетей гипер- тельных узлов подразумевают значительное
размерных облачных вычислений, пропуск- увеличение пропускной способности и  плот-
ная способность которых ежегодно увеличи- ные линии связи 100/200/400GbE, охватываю-
вается на  25%, а  объем хранения  – ​на  36%. щие сетевые топологии с высокой скоростью
Рабочие нагрузки для глубокого обучения передачи данных и  ультрамалым временем
с использованием массивно распределенных ожидания.

Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г. 19

Вычислительная техника zet.instel.ru

Сохраняющаяся тенденция использования ходным кодом  – ​за  счет введения интерфей-
дезагрегированной флэш-памяти высокой сов Broadcom Open Network Switch (OpenNSA),
емкости одновременно требует пошагового открытия свои комплектов разработки ПО
наращивания пропускной способности сетей (SDK) интерфейсов для продуктов StrataXGS
и  сокращения времени сквозного доступа. и  StrataDNX. В  экосистеме дезагрегации ре-
Специалисты корпорации Broadcom заявля- ализуются многочисленные инициативы
ют, что коммутационная производительность по  созданию сетевых операционных систем
их разработки, высокая плотность портов с  открытым исходным кодом, ориентиро-
100/200/400GbE и набор функций оптимизиро- ванные на  рынок гиперразмерных вычисле-
ваны для использования в  облачных средах. ний и  поставщиков соответствующих услуг.
ИС Tomahawk 4 идеально подходит для маги- OpenNSA реализует эти инициативы в  обла-
стральных приложений в  сетях гиперразмер- сти коммерческих кремниевых приборов, по-
ных ЦОД следующего поколения, что позво- зволяя все более широкому кругу компаний
ляет использовать 100/200/400GbE-решения пользоваться достигнутыми результатами.
Ethernet там, где в  больших объемах задей- OpenNSA также позволяет расширить возмож-
ствуется оптика, использующая соединение ности проектов открытых вычислений, таких
50G PAM4. как абстракция интерфейсов управления ком-
мутатором (Switch Abstraction Interface, SAI),
По словам представителей Linley Group, упрощая процесс преобразования интерфей-
Tomahawk 4  – м​ ощное инженерное решение, сов прикладного программирования SAI в ин-
при котором в  одном монолитном 7-нм мо- терфейсы прикладного программирования
дуле ИС объединено рекордное количество (API) комплектов разработки ПО Broadcom.
параллельно-последовательных и  последо-
вательно-параллельных преобразователей Ряд ключевых клиентов корпорации
SERDES. В  результате Broadcom снова стала Broadcom, в  том числе Alibaba Cloud, Google
первой в мире компанией, достигшей прорыв- Cloud, Microsoft, Tencent и  Uber, уже опробо-
ных результатов по плотности коммутаторов, вали Tomahawk 4. Специалисты Alibaba Cloud
в  которой компании, специализирующиеся Intelligence заявили, что они тесно сотруднича-
на  гиперразмерных вычислениях, нуждаются ют с Broadcom по продуктам Tomahawk 4, что
при развертывании 400G-Ethernet. Также важ- ускоряет его адаптацию к решениям Ethernet
ную особенность представляют собой передо- 100/200/400GbE. Разработчики аппаратного
вые инструменты, встроенные в  микросхему обеспечения для платформ Azure корпорации
в конвейере обработки модулей. Используют- Microsoft сообщили, что с экспоненциальным
ся четыре 1-ГГц процессора ARM для высоко- ростом сетевых мощностей и  развертыва-
полосной, полностью программируемой по- нием больших объемов 100G и  400G прибор
токовой телеметрии и  сложные встроенные Tomahawk 4 с его 25,6-Tбит/с быстродействи-
приложения, такие как суммирование стати- ем станет одним из  основных строительных
стики на кристалле. Сюда же относятся IFA 2.0 блоков этого эволюционного процесса. Рас-
для внутриполосной телеметрии, средства для ширенные возможности пересылки, балан-
внеполосной телеметрии, измерители каче- сировки нагрузки, буферизации и управления
ства связи SERDES и средства фиксации всех перегрузкой позволят удовлетворить основ-
случаев отбрасывания пакетов и перегрузки. ные потребности в  гиперразмерных рабочих
нагрузках и  позволят создавать платформы
В дополнение к представленной ИС корпо- и сети следующего поколения. По словам экс-
рация Broadcom заявила об открытии для по- пертов из  компании Uber, линия продуктов
требителей своих интерфейсов прикладного Broadcom StrataXGS Tomahawk стала одним
программирования коммутатора в  качестве из  ключевых технологических компонентов
программного обеспечения с  открытым ис-

20 Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г.

zet.instel.ru Вычислительная техника

при проектировании их международного ЦОД. поддерживать постоянно растущие рабочие
С  появлением 25,6-Тбит/с Tomahawk 4 ЦОД нагрузки автономных транспортных средств,
Uber вступает в  эру развертывания конеч- SaaS10 и приложений для работы с большими
ного CLOS9 400GbE, что позволит компании данными [1].

LiFi система CEA-Leti

На Международной выставке потребитель- ния видимого диапазона) имеет значительные
ской электроники (Consumer Electronics Show, преимущества перед Wi-Fi – н​ апример, такие,
CES2020) центр исследований в  области ми- как скорость и  безопасность передачи дан-
кроэлектроники CEA-Leti (Лаборатория элек- ных. Последнее объясняется особенностью
троники и  информационных технологий при технологии – п​ репятствием для передачи дан-
Французском Комиссариате по атомной и аль- ных становятся даже стены помещений, т. е.
тернативным видам энергии (Electronics and вне помещения, где эта технология использу-
Information Technology Laboratory of the French ется, перехватить передаваемую с  ее помо-
Alternative Energies and Atomic Energy Commis- щью информацию невозможно. В то же время
sion)) продемонстрировал Li-Fi-многоячеистую широкое распространение Li-Fi ограничено  –​
систему, обладающую рядом преимуществ по- прежде всего из-за помех между приборами,
мимо устранения помех и  поддержки покры- использующими сети Li-Fi, и  из-за плохой ра-
тия большой площади. К  ним относятся бес- боты Li-Fi на больших площадях.
перебойное подключение для пользователей,
перемещающихся в сети, и справедливое рас- На сегодняшний момент многоячеистая Li-
пределение ресурсов между пользователями, Fi-система CEA-Leti – э​ то первый в мире интел-
испытывающими или не  испытывающими лектуальный оркестратор (решение по управ-
помехи. Технология CEA-Leti способна обеспе- лению рабочими процессами в  ЦОД) помех,
чить скорость передачи данных до 150 Мбит/с который автоматически обнаруживает поме-
на расстоянии до трех метров с помощью све- хи между зонами светового излучения в сетях
тодиодов. и  оптимизирует скорости передачи данных
для каждого соседнего устройства. Система
Li-Fi (Light Fidelity – д​ вунаправленная высо- также управляет – а​ симметрично и независи-
коскоростная беспроводная коммуникацион- мо – п​ омехами восходящих и нисходящих ли-
ная технология на  основе светового излуче- ний связи [2].

1. Dahad Nitin. Broadcom Ships 25.6Tbps Switch on Single 7nm Chip. EETimes magazine,
December 16, 2019: https://www.eetimes.com/broadcom-ships‑25-6tbps-switch-on-
single‑7nm-chip/

2. Shannon Davis. LiFi-Multicell at CES2020: The World’s First Smart Orchestrator for
Interference-Free LiFi Networks. Semiconductor Daily Digest, December 19, 2019: https://
www.semiconductor-digest.com/2019/12/19/lifi-multicell-at-ces‑2020-the-worlds-first-
smart-orchestrator-for-interference-free-lifi-networks/

Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г. 21



zet.instel.ru Вычислительная техника

Новый алгоритм оценки
эффективности ускорителей
искусственного интеллекта

Ключевые слова: ДОЗУ, встраиваемые FPGA и подсистемы,
производительность, ускорители искусственного интеллекта.

Корпорация Flex Logix (г. Маунтин-Вью, шт. Калифорния, США) предложила новый алгоритм
оценки эффективности ускорителей искусственного интеллекта (ИИ). Стандартная система
оценки основывается на производительности ИС ускорителей ИИ, измеряемой в триллионах
операций в секунду (TOPS). Flex Logix предлагает оценку по производительности в стоимостном
выражении (в пересчете на доллар). Руководство корпорации также представило свое видение
будущего отрасли.

Производительность, характеризуемая вы- в  пересчете на  доллар) выглядит разумно,
сокими значениями TOPS, не обязательно кор- но на практике не всегда легко найти надежную
релирует с более высокой пропускной способ- информацию о стоимости продуктов, позволя-
ностью. Это особенно актуально в  краевых11 ющую осуществлять прямые сопоставления.
приложениях, где число пакетов (данных), Индикаторами стоимости могут быть такие
обрабатываемых одновременно за  одну ите- показатели, как число требующихся ДОЗУ или
рацию алгоритма, равно единице. Например, площадь поверхности конкретной ИС, однако
в центрах обработки данных (ЦОД) пропускная они могут оказаться неточными (рис. 1).
способность может быть увеличена за  счет
параллельной обработки нескольких входных Показатель TOPS часто оценивают на  ос-
потоков с  использованием укрупненных па- нове эталонного теста ResNet‑50, основанного
кетов, но  это часто не  подходит для краевых на «остаточных» (сверточных нейронных12) се-
устройств. тях (ResNet  – ​Residual Network  – «​ остаточная
сеть»). При этом ResNet‑50 не является наибо-
Специалисты корпорации Flex Logix сравни- лее показательным тестом, т. к. используются
ли свой прибор InferX X1 с одним из наиболее очень маленькие изображения, но  он наибо-
часто используемых на  рынке графических лее удобен для представления данных о  ре-
процессоров. Хотя в  графическом процессо- зультатах тестирования.
ре используется в 8 раз больше ДОЗУ, а TOPS
выше в  10 раз по  сравнению с  InferX X1, его Несмотря на  то  что многие специалисты
пропускная способность увеличивается боль- считают тест ResNet‑50 устаревшим, факти-
ше всего в 3–4 раза. По мнению экспертов, это чески он является стандартом для оценки
делает архитектуру Flex Logix намного более значения TOPS. Существуют веские причины
ресурсоэффективной. продолжать использовать его в подобном ка-
честве  – ​например, необходимость сохране-
Предложенная разработчиками Flex Logix ния параметров оценки, по крайней мере тех,
система показателей (производительность которые частично можно будет использовать

Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г. 23

Вычислительная техника zet.instel.ru

32-разрядное устройство ввода– 4-Мбайт кэш третьего Встроенная
вывода общего назначения, уровня (СОЗУ) FPGA*
управляемое программным
обеспечением (х32 GPIO) 32-разрядное
DDR4** ДОЗУ
8-Мбайт
распределенный кэш с малой
второго уровня (СОЗУ) потребляемой
с быстродействием
мощностью
4,0 тыс. операций
умножения– Встраиваемая
подсистема
накопления в секунду

Источник: Flex Logix Высокопроизводительная
(локальная) шина (PCIe)

третьего поколения
для подключения

периферийных
компонентов хост-узла

в конфигурации 4´4

Рисунок 1. Устройство InferX X1 корпорации Flex Logix с производительностью около 8,5 TOPS

* FPGA – в​ ентильная матрица, программируемая пользователем.
** DDR4 (double data rate) – ​технология ввода–вывода данных через интерфейс ДОЗУ с удвоенной скоростью. Цифра после DDR
означает поколение технологии. С каждым поколением уменьшается потребляемая мощность и увеличивается пропускная
способность.

для сопоставлений в будущем, а также сохра- данных). Однако для краевых вычислений
нение этого стандарта доступным для всех время ожидания имеет решающее значение,
типов устройств. Тем не  менее надо пони- т. к. пользователям необходимо знать точное,
мать, что эталонный тест ResNet‑50 не может а  не  приближенное время ожидания. Одним
комплексно оценить новейшие кристаллы ИС, из краевых приложений, где время ожидания
созданные для формулирования логических представляет собой критический фактор, яв-
выводов на  уровне ЦОД, а  также продемон- ляется автономное вождение (рис. 2).
стрировать их возможности.
Значения времени ожидания, связанные
Помимо ResNet‑50 существуют и  другие с  эффектом «длинного хвоста», представляют
эталонные тесты ускорителей ИИ (MLPerf, собой классическую проблему для систем, стра-
DawnBench, EEMBC и  т. д.), разрабатываемые дающих от  конкуренции за  шину13, поскольку
различными организациями. MLPerf, напри- информация передается между многими ядра-
мер, позволяет формировать логические вы- ми процессора и  памятью. Хотя большинство
воды, однако представители Flex Logix счи- современных устройств использует интерфей-
тают, что этот тест слишком ориентирован сы памяти с  высокой пропускной способно-
на ЦОД. Это иллюстрируется следующим при- стью, теоретически необходимо по-прежнему
мером: в ЦОД при сценарии с одним потоком, учитывать величину времени ожидания в слу-
где краевой прибор обрабатывает по  одному чаях возможного возникновения конфликтов,
изображению за  раз (число пакетов = 1), по- связанных с конкуренцией за шину.
казатель производительности соответствует
90-процентильному времени ожидания (т. е. Предлагаемая корпорацией Flex Logix
времени, за  которое будет загружено 90% конструкция процессора формирования ло-
гических выводов на  основе встраиваемых

24 Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г.

zet.instel.ru Вычислительная техника

МНЕНИЕ ЭКСПЕРТА

Проблема измерения скорости реальных вы- «железа» на  своих наборах данных и  наиболее
числений известна давно. Разработаны науч- часто используемых программах. Если уни-
ные методы и  модели по  созданию «эволюци- версальные ЦОДы используются для решения
онных» и  адаптивных программно-аппаратных разных типов математических задач, то  целе-
комплексов, в  которых «железо» «подстраива- сообразно устанавливать в них и разное «желе-
ется» под решаемые задачи. зо»  – ​специализированные процессоры, на  ко-
торых и будут запускаться соответствующие им
Каждый разработчик нового специализиро- математические задачи.
ванного «железа» в  маркетинговых целях ста-
рается предложить свою шкалу измерений, Олег Варламов, доктор технических наук,
на  которой у  него будет преимущество перед профессор МГТУ им. Н. Э. Баумана, МАДИ;
конкурентами. Поэтому желание корпорации
Flex Logix навязать свою систему измерений директор НИИ «МИВАР»
понятно.

Некоторые компании предлагают измерять «в
объеме вреда для окружающей среды» – у​ читы-
вая количество потребляемой электроэнергии;
другие  – «​ в пересчете на  доллар»  – ​меняется
в зависимости от страны; третьи – «​ во времени
автономной работы»  – в​ ажный параметр для
Интернета вещей. Таких вариантов может быть
достаточно много. Напомню, что универсаль-
ные процессоры в  недавнем прошлом победи-
ли суперкомпьютеры ХХ века именно по крите-
рию «цена/скорость». Понятно, что чем меньше
серия выпускаемого оборудования, тем оно
объективно получается дороже. Мы видим оче-
редной виток соревнования разных производи-
телей компьютерного оборудования.

Однако пользователи оборудования должны
проверять эффективность и  скорость работы

вентильных матриц, программируемых поль- от  элементов памяти через многочисленные
зователем (FPGA), каждый раз демонстриру- аккумуляторы, к элементам логики (для акти-
ет одинаковое время ожидания (на что также вации) и  обратно. За  счет этого достигается
претендует корпорация Groq, хотя ее специ- непосредственная передача информации безо
алисты твердо уверены, что их устройство всяких конфликтов (таких как конкуренция
не является FPGA). за шину и т. п.). Архитектура Flex Logix не обе-
спечивает 100%-ного коэффициента использо-
В конструкции Flex Logix используются вания, но данный показатель у нее выше, чем
межсоединения, разработанные специали- у  любой другой из  существующих архитектур
стами корпорации. Благодаря их применению аналогичного назначения.
формируется полностью выделенный путь

Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г. 25

Вычислительная техника zet.instel.ru

Автобус Человек

Грузовик Грузовик
Человек
Человек Человек
Человек
Человек

Мотоцикл Велосипед Сумка
Велосипед

Велосипед

Источник: Flex Logix

Рисунок 2. Для сравнения современных высокопроизводительных ускорителей ИИ больше
подходят сложные задачи обработки изображений, такие как обнаружение объектов

Несмотря на рост числа ИС-стартапов в дан- и  какие фирмы выживут в  изменчивом мире
ном секторе, представители Flex Logix с опти- микроэлектроники.
мизмом смотрят на свои перспективы. По их
мнению, фирмы, не  находящиеся в  верхней По прогнозам представителей Flex Logix,
четверти рейтинга поставщиков, очень быстро сектор схем ускорителей ИИ может поддержи-
исчезнут. Это произойдет, когда микросхемы вать от  10 до  15  типов ИС, соответствующих
ускорителей ИИ и  соответствующее ПО вый- разным сегментам рынка (обучение, форми-
дут на стадию массового производства и ста- рование логических выводов, ЦОДы, краевые
нут известны данные по цене и потребляемой вычисления, приборы со  сверхнизкой потре-
мощности ИС. Предполагается, что в ближай- бляемой мощностью и  т. д.). Предлагаемые
шие год или два произойдет масштабный от- сегодня решения охватывают несколько диа-
сев продукции и станет ясно, какие продукты пазонов вычислительной мощности, поэтому
они не конкурируют друг с другом напрямую.

Ward-Foxton Sally. AI Accelerators: TOPS is Not the Whole Story. EETimes magazine,
December 9, 2019: https://www.eetimes.com/ai-accelerators-tops-is-not-the-whole-story/

26 Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г.

Датчики и полупроводниковые приборы

Новейший УЗ-датчик
от UltraSense Systems
превратит любую поверхность
в сенсорный экран

Ключевые слова: ультразвуковые датчики, 5G, тензодатчики, ИИ.

Калифорнийский стартап UltraSense Systems, чья технология ультразвуковых датчиков нацелена
на создание новых способов человеко-машинного взаимодействия в эпоху Интернета вещей,
заявляет, что может превратить в пользовательский интерфейс любую поверхность – ​домашнюю
дверь, приборную панель автомобиля, стекло духовки – ​независимо от материала и его толщины.
Механические кнопки исчезнут, а сами электронные устройства будут водонепроницаемыми.
Но возможна ли реализация этой новаторской идеи?

Компания UltraSense Systems (г. Сан-Хосе, медицинского применения УЗ-датчиков. Он
шт. Калифорния, США) представила, как ут- обнаружил, что это перспективное направле-
верждается, самый маленький ультразвуко- ние, и  предложил идею использовать ультра-
вой «датчик-на-кристалле» для распознавания звук в качестве сенсорного пользовательско-
прикосновений и  жестов при использова- го интерфейса. Так появилась UltraSense.
нии любого материала любой толщины. Пер-
вые такие датчики, названные TouchPoint UltraSense, созданная в  апреле 2018 г.,
и TouchPoint Z, пока находятся в стадии разра- сегодня выходит из  тени. Поскольку рынок
ботки и доводки. Как ожидается, их использо- смартфонов по-прежнему демонстрирует
вание в ряде приборов потребительской и про- устойчивый рост, компания сделала мобиль-
мышленной электроники начнется в 2020 г. ные телефоны своим основным направле-
нием. Освоение данного рынка происходит
Руководители UltraSense  – б​ ывший вице- относительно быстро, причем одновременно
президент по  технологиям и  производству с  развертыванием по  всему миру технологии
корпорации InvenSense Мо Магсудния и  быв- 5G, в частности 5G миллиметрового диапазо-
ший вице-президент по  международным про- на (рис. 1).
дажам InvenSense Дэн Гель  – ​около шести
лет проработали вместе. После того как в мае Быстрой раскрутке компании способство-
2017 г. корпорация TDK завершила сделку вали богатый опыт и  обширный список кон-
по приобретению InvenSense за 1,3 млрд долл., тактов предпринимателей, которые создали
Гель остался на своей должности еще на 15 ме- собственную сеть и  начали продвигать свою
сяцев, а  Магсудния сосредоточился на  сфере концепцию. Все крупнейшие производители
телефонов проявили заинтересованость в но-

Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г. 27

Датчики и полупроводниковые приборы zet.instel.ru

Традиционные модели Модели 5G
Стекло
Антенны 5G Стекло
Возможно использование
Источник: UltraSense ~1 мм тонкой рамки ~1 мм 1,5 мм 2,5 мм Толстая средняя
рама необходима
Искус- для обеспечения
ственный
интеллект минимальной
кривизны стекла

Рисунок 1. Любая поверхность становится сенсорным экраном

вой технологии, и  первое, что они хотят сде- ный сигнал при отражении обратно в  датчик
лать,  – з​ аменить механические кнопки. Это можно интерпретировать как свидетельство
требование обретает еще больший смысл среднего или сильного прикосновения. При
с  появлением 5G (особенно технологии 5G легком прикосновении в  папиллярных лини-
миллиметрового диапазона) – н​ аличие в теле- ях пальцев человека все еще остается воз-
фоне 24 антенн только для 5G заставит серьез- дух, но при более сильном нажатии отпечаток
но изменить его дизайн. Причем эти антенны пальца деформируется относительно мате-
должны будут работать под стеклом и метал- риала поверхности, и  воздух выдавливается.
лическими материалами. Чем сильнее нажатие, тем больше контраст.

Как утверждается, датчик UltraSense не- Что делать, если пользователь носит смарт-
восприимчив к воздействию влаги, грязи, ма- фон в  кармане? Может  ли датчик случайно
сел и лосьонов, что позволяет ему восприни- активироваться? Разработчики утверждают,
мать касание сквозь материалы любого типа что такой риск минимален, так как существу-
(включая металл, стекло, дерево, керамику ет возможность определять тип прикасаю-
и  пластик) и  любой толщины. Отвечая на  во- щегося к датчику материала, и если это не па-
прос о физических барьерах, Гель сказал, что лец или иной заданный предмет, а, например,
основные из  них  – ​воздух и  потребляемая ткань кармана, то датчик не реагирует на при-
мощность. При создании первых продуктов косновение.
разработчики ориентировались главным об-
разом на энергоэффективность. Сигнал, гене- Размеры датчика TouchPoint фирмы Ultra­
рируемый новыми датчиками, способен прой- Sense составляют 1,4×2,4×0,49 мм при сборке
ти через 5 мм алюминия, 5 мм стекла или 2 мм в  корпус с  матрицей контактных площадок
нержавеющей стали. Кроме того, у  компании (LGA). Благодаря этому он считается самым
есть многообещающие наработки, и  в  пер- маленьким ультразвуковым «датчиком-на-
спективе сигнал сможет без проблем прохо- кристалле» (рис.  2). Потребляя менее 20  мкА
дить сквозь 20 мм литого алюминия. в режиме непрерывной работы, он может дей-
ствовать независимо от хост-процессора про-
Что касается непосредственно УЗ- дукта, в который интегрирован, со всеми алго-
технологии, она заключается в  передаче ритмами обработки, встроенными в  датчик.
ультразвукового сигнала сквозь материал Его можно использовать в качестве автоном-
с  последующим анализом изменения акусти- ной кнопки включения питания (одновремен-
ческого импеданса на  поверхности. Возврат- но с распознанием пользователя – ​опциональ-

28 Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г.

zet.instel.ru Датчики и полупроводниковые приборы

Источник: UltraSense

Рисунок 2. УЗ-датчик TouchPoint на 1-центовой монете

но) при выводе конечной системы из режима В последнее время произошел сдвиг
ожидания в рабочий режим – ​благодаря этому во взаимодействии пользователей со своими
включение всего конечного прибора осущест- смартфонами, умными бытовыми приборами
вляется простым касанием, – а​  также в каче- и любыми другими устройствами, вошедшими
стве многофункционального пользователь- в повседневную жизнь. Цифровой аппарат за-
ского интерфейса (для нажатия, удерживания меняет механический, а  переход к  виртуаль-
и пролистывания). ным кнопкам и  поверхностным жестам уско-
ряется. Основатели UltraSense считают, что
По сути, «датчик-на-кристалле» состоит через два-три года будут наблюдаться не толь-
из  специализированной ИС (ASIC) и  MEMS- ко устойчивые продажи разработанных ими
преобразователя. ASIC, по словам Геля, вклю- датчиков, но  и  потребность в  связанном
чает в  себя микроконтроллер, память и  ана- с  ними многофункциональном пользователь-
логовый интерфейс. MEMS-преобразователь ском интерфейсе. Помимо мобильных и  по-
представляет собой пьезоэлектрический требительских приборов продукция UltraSense
преобразователь, созданный методом ми- будет востребована и в автомобильной сфере,
крообработки (PMUT). Технология изго- где может быть достигнут, например, синер-
товления  – с​ обственность компании, для гизм между технологией UltraSense и другими
производства преобразователя и  всего сенсорными интерфейсами, в том числе систе-
«датчика-на-кристалле» используются мощ- мами сенсорного интерфейса с  поддержкой
ности кремниевых заводов GlobalFoundries тактильного интерфейса. Кроме того, остается
и TSMC. возможность работать с различными матери-
алами, а  также расширять поверхность при-
Испытания нового прибора уже проведены, косновения.
и он готов к массовому производству. Некото-
рые потенциальные потребители рассматри- UltraSense не  является пионером в  данной
вают его как «победную конструкцию»14 для сфере. Несколько компаний, таких как постав-
своих смартфонов и  других мобильных при- щик тензодатчиков Sentons и  поставщик дат-
боров. Предполагается, что первая продукция чиков силы нажатия New Degree Technology,
с  применением «датчиков-на-кристалле» бу- присутствуют на рынке уже несколько лет. Од-
дет запущена в производство во второй поло- нако технология UltraSense сильно отличается
вине 2020 г.

Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г. 29

Датчики и полупроводниковые приборы zet.instel.ru

В центре внимания: UltraSense Systems

UltraSense Systems – ​компания-стартап, за-
нимающаяся разработкой и производством
ультразвуковых датчиков TouchPoint – с​ амых
маленьких ультразвуковых «датчиков-на-
кристалле».

Дата основания: 2018 г.

Штаб-квартира: Кремниевая долина, шт. Калифорния, США.

Общая сумма финансирования: 3,9 млн долл.

Датчик TouchPoint представляет собой «систему- обнаружения ввода U-Sense™ от  UltraSense, ко-
на-кристалле» (SoC), которая состоит из  специ- торый отслеживает изменения акустических
ализированной ИС со  встроенным микрокон- свойств, классифицирует входные данные, ди-
троллером, памятью, аналоговым интерфейсом намически регулирует производственные коле-
и ультразвуковым преобразователем в монолит- бания и  изменения условий окружающей сре-
ной кремниевой матрице. Один датчик можно ды, что приводит к минимальной настройке при
использовать как замену механической кнопки, развертывании и  ускорению времени выхода
а несколько могут применяться для поддержки на рынок.
распознавания жестов на  любой поверхности
с  помощью ползунков и  «трекпадов» (плоское Широкая линейка продуктов UltraSense отве-
сенсорное указательное устройство). чает требованиям к  пользовательскому интер-
фейсу смартфонов, потребительских товаров,
Каждый датчик TouchPoint включает в  себя устройств Интернета вещей, автомобильной
саморегулируемый алгоритм классификатора промышленности и др.

от  технологий конкурентов. В  отличие от  тен- возможность быстрой настройки параметров
зодатчиков, датчиков силы нажатия и  датчи- продукции.
ков на  поверхностных акустических волнах,
которые имеют ограничения при производ- На сегодняшний день штат UltraSense со-
стве и  проектировании (такие как толщина ставляет чуть более 20 человек. Предполага-
материала, сложность интеграции и  время ется, что в  2020–2021 гг. число сотрудников
наладки производства), решения TouchPoint будет увеличено, в основном за счет инженер-
фирмы UltraSense позволяют обойтись мини- но-технического персонала. Кроме того, пла-
мальными усилиями по  интеграции и  дают нируется уточнить «маршрутную карту» разви-
тия технологии и продукции фирмы.

Pelé Anne-Françoise. Ultrasound Sensor Turns Any Surface into a Touch Button. EETimes
magazine, December 18, 2019: https://www.eetimes.com/ultrasound-sensor-turns-any-
surface-into-a-touch-button/

30 Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г.

INRADEL

МЕЖДУНАРОДНАЯ ПРОГРАММА ПОДДЕРЖКИ
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИХ ПРОЕКТОВ

Приглашаем к сотрудничеству технологические компании отрасли в работе
с лучшими молодыми кадрами и инновационными проектами!

С марта по сентябрь
Шесть лет мы превращаем технические идеи студентов, аспирантов и молодых
ученых в «железные» стартапы – обучаем основам технологического
предпринимательства, выбираем лучших наставников и экспертов отрасли,
формируем команды и выдаем гранты на развитие разработок.

Программа проводится в формате ежегодного Международного конкурса
научно-технических проектов «Инновационная радиоэлектроника».

Цели
Поиск и отбор лучших управленческих и инженерных кадров
радиоэлектронной отрасли.
Реализация проектов совместно с предприятиями отрасли.
Развитие культуры молодежного технологического предпринимательства.

Цифры

6 35 990 1874
лет регионов России, проектов участника
СНГ, Европы, Китая

Новинка программы

Лучшие проекты сезона примут участие в российско-китайской премии
индустриальных инноваций INNOVATION AWARDS 2020.

РЕКЛАМА www.inradel.ru | [email protected] | Тел. 8 (495) 940-65-00 (доб. 1158, 1162)

Микроэлектроника

Доклады CEA-Leti на IEDM‑2019

Ключевые слова: встраиваемая память, импульсная (спайковая) нейронная
сеть, масштабируемые системы считывания, тонкопленочные батареи.

На проходившей с 7 по 11 декабря 2019 г. в Сан-Франциско (шт. Калифорния, США) 65-й
Международной конференции по электронным приборам (International Electron Device Meeting,
IEDM) французская исследовательская организация CEA-Leti представила ряд докладов,
касавшихся, в частности, нейронных сетей, создаваемых и самоорганизующихся по законам
биосистем; одного из методов считывания данных высокоточных измерений в больших массивах
квантовых точек; неорганических тонкопленочных аккумуляторных батарей с оптимальной
плотностью энергии и плотностью мощности для медицинских и имплантируемых приборов.
Развитие этих и многих других перспективных технологий тесно связано с прорывами в области
встраиваемой памяти, искусственного интеллекта, радиочастотных ИС, квантовых вычислений
и средств накопления энергии.

Полностью интегрированные ИС нейронных
сетей, создаваемых и самоорганизующихся
по законам биосистем

Нейронные сети, создаваемые и  самоор- в демонстрации «вживую»: пользователи мог-
ганизующиеся по  законам биосистем (bio- ли рисовать пальцем на  экране планшетного
inspired neural networks),  – п​ ерспективное на- ПК цифры, которые затем преобразовывались
правление, находящееся в  стадии активных в  последовательность пичков и  классифици-
разработок, которыми занимаются многие ровались.
фирмы. Так, на IEDM‑2019 CEA-Leti представи-
ла доклад «Полностью интегрированная спай- В рамках представленной CEA-Leti
ковая нейронная сеть15 с  аналоговыми ней- на  IEDM‑2019 работы было зафиксировано
ронами и  синапсами на  основе резистивных пятикратное снижение потребления энергии
ОЗУ» (Fully Integrated Spiking Neural Network по  сравнению с  эквивалентным кристаллом
with Analog Neurons and RRAM Synapses). Функ- ИС, использующим формальное (алгебраиче-
циональность концепции разработанного кри- ское) кодирование. Нейронная сеть сформи-
сталла ИС (рис.  1) была подтверждена клас- рована таким образом, что синапсы на основе
сификацией рукописных цифр. Отмечается, резистивных ОЗУ (RRAM) размещаются по-
что вся сеть интегрирована на  кристалле ИС близости от  нейронов, что обеспечивает не-
и ни одна ее часть не эмулируется и не заме- посредственную интеграцию синаптического
няется внешним контуром, как в  некоторых тока. Нейроны спайковых нейронных сетей
других проектах. Кристалл использовался (SNN), обмениваются данными путем испуска-
ния спайков (пичков), т. е. дискретных собы-

32 Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г.

zet.instel.ru Микроэлектроника

Ячейка RRAM

5-й уровень металлизации – ​AlCu Ti/HfO2 Уровни напряжения RRAM КМОП-процесс 130 нм

Межслойное Резистивное TiN
переходное ОЗУ
отверстие TiN Драйвер Матрица
4-й уровень числовой RRAM
металлизации – ​ 200 нм Медные 5
шины межсоединения
Cu

3-й уровень Драйвер Число RRAM 11,5 тыс.
металлизации – ​ разрядной шины

Cu

Нейроны Конфигурация 1 транзи-
RRAM стор –

Размер RRAM 1 резистор

0,5×0,5
мкм

1 мкм

а) б)

Монолитная 130-нм структура Сокращение Источник: CEA-Leti
площади
в) в 36 раз

28-нм FDSOI*-структура

Рисунок 1. Ячейка резистивного ОЗУ (RRAM), созданного специалистами CEA-Leti: a) поперечное
сечение ячейки RRAM, монолитно интегрированной поверх 130-нм КМОП-структуры;
б) микроснимок кристалла ИС; в) масштабирование топологических норм со 130 до 28 нм
позволяет снизить площадь кристалла ИС в 36 раз

* FDSOI – ​полностью обедненный «кремний-на-изоляторе».

тий, происходящих в  определенный момент ческих токов и отсутствие проблем с чтением
времени, а не в непрерывном режиме работы. RRAM во  время выполнения задач формиро-
Эти сети обладают потенциалом дальнейшего вания логического вывода (по  крайней мере
снижения требуемой вычислительной мощ- 750 млн пичков).
ности, поскольку используют менее сложные
вычислительные операции, например сложе- Как известно, схемы RRAM представляют
ние вместо умножения. Они также используют собой тип энергонезависимой оперативной
разреженность входных событий, поскольку компьютерной памяти, работающей на эффек-
по своей сути основаны на событиях. те изменения сопротивления диэлектрическо-
го твердотельного материала.
Специалисты CEA-Leti пояснили, что до на-
стоящего времени демонстрация SNN на  ос- Рабочие нагрузки, нацеленные на обработ-
нове RRAM ограничивалась системным мо- ку данных, демонстрируемые приложениями
делированием, откалиброванным на  основе глубоких нейронных сетей (DNN), требуют на-
экспериментальных данных. В нынешнем до- личия схемных архитектур с  минимальным
кладе французских исследователей впервые перемещением данных. Это стимулирует
была представлена полная интеграция SNN, развитие архитектур, в  которых память про-
объединяющей аналоговые нейроны и RRAM- странственно расположена рядом с вычисли-
синапсы. Тестовый кристалл ИС, изготов- тельными элементами. Подобные ЗУ должны
ленный по  130-нм КМОП-процессу, показал обладать высокой плотностью расположения
хорошо контролируемую интеграцию синапти- элементов, предпочтительно быть энергоне-
зависимыми и  встроенными в  вычислитель-

Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г. 33

Микроэлектроника zet.instel.ru

ный поток данных. Исходя из  перечисленно- статочно условно  – н​ а  деле это один из  трех
го, RRAM представляют собой приемлемое специализированных высокотехнологичных
решение. научно-исследовательских институтов (специ-
ализирующийся на  цифровых системах), вхо-
Помимо CEA-Leti в  исследовании при- дящих в  Технологическое научно-исследова-
нимали участие специалисты Лаборатории тельское отделение CEA (CEA Tech).
интеграции систем и  технологий при Ко-
миссариате по  атомной и  альтернативным Результаты исследования CEA-Leti в  оче-
видам энергии (Laboratory for Integration of редной раз продемонстрировали обширность
Systems and Technology, CEA-LIST). Надо от- опыта этой организации в производстве схем
метить, что понятие «лаборатория» здесь до- RRAM поверх КМОП-пластин [1, 2].

Масштабируемые системы считывания
больших массивов квантовых точек

В другом докладе, «Рефлектометрия затво- считывать спиновые состояния, хотя и в отно-
ра для пробных зарядов и спиновых состояний сительно небольших массивах. Вторая систе-
в линейных кремниевых МОП-матрицах элек- ма определяет спиновое состояние в  любой
трически стираемых однотранзисторных за- квантовой точке независимо от длины масси-
поминающих элементов» (Gate Reflectometry ва, но не пригодна для отслеживания номера
for Probing Charge and Spin States in Linear Si заряда. Обе схемы считывания могут быть ис-
MOS Split-Gate Arrays), специалисты CEA-Leti пользованы совместно в  больших массивах
продемонстрировали потенциально масшта- данных.
бируемый метод считывания, который может
быть достаточно быстрым для высокоточных В краткосрочной перспективе усилия уче-
измерений в больших массивах квантовых то- ных будут сосредоточены на  совместной
чек. Это имеет большое значение для быстро- оптимизации элементов процесса для обес­
го, высокоточного, однократного считывания печения повышения скорости и  надежности
крупных массивов кремниевых МОП спино- считываний. В  долгосрочном плане предпо-
вых кубитов, совместимых с  технологически- лагается развернуть наработки в  более круп-
ми процессами кремниевых заводов. ном масштабе и  распространить их на  менее
традиционные архитектуры, отличающиеся
Исследователи описали свои инструмен- оптимизированной под исправление ошибок
тальные средства, разработанные на  основе топологией.
SOI-MOSFET-платформы создания опытных
образцов (платформа КНИ-МОП полевых Метод рефлектометрии использует отраже-
транзисторов), которая позволяет быстро счи- ние сигнала вдоль проводящей линии, когда
тывать состояния заряда и  спина. Были ис- падающая радиочастотная волна встречает-
следованы две системы отсчета отражатель- ся с  разрывом импеданса. В  исследовании
ной спектрометрии на  основе вентилей для CEA-Leti зондирующая линия была соединена
зондирования зарядовых и  спиновых состо- с MOS-затвором кремниевой квантовой точки.
яний в линейном расположении МОП-матриц Система была подготовлена таким образом,
квантовых точек с разделенными затворами. чтобы импеданс нагрузки зависел от спиново-
Первая система дает точное количество за- го состояния кубита, что позволило команде
рядов, входящих в  массив, и  может помочь отслеживать единичные спиновые события
его инициализировать. Она также способна без разрушения и почти по мере их возникно-
вения.

34 Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г.

zet.instel.ru Микроэлектроника

Помимо специалистов CEA-Leti в  описан- бля при Комиссариате по атомной и альтерна-
ной исследовательской работе принимали тивным видам энергии (CEA-IRIG), Института
участие сотрудники Института Нееля Нацио- Нильса Бора, Копенгагенского университета
нального центра по  научным исследованиям (Дания), Лаборатории Hitachi и Кавендишской
(г. Гренобль, Франция), Междисциплинарного лаборатории Кембриджского университета
научно-исследовательского института Грено- (Великобритания) [1, 3].

Тонкопленочные аккумуляторные батареи
для медицинских имплантатов

CEA-Leti также представила доклад об  из- ном масштабе, что не позволяло существенно
готовлении полностью твердотельных, неор- повысить удельную эффективность плотно-
ганических тонкопленочных батарей (TFB), сти энергии.
которые демонстрируют лучшую производи-
тельность, чем существующие аналогичные В докладе «Тонкопленочные батареи мил-
устройства. Новая разработка потенциаль- лиметрового масштаба для интегрированных
но может расширить рынок миниатюрных накопителей с  высокой плотностью энер-
средств накопления и  хранения энергии для гии» (Millimeter Scale Thin-Film Batteries for
медицинских имплантируемых, инъекцион- Integrated High-Energy-Density Storage) предста-
ных и  носимых приборов. По  мнению разра- вители CEA-Leti заявили о  достижении плот-
ботчиков, тонкопленочные батареи обеспе- ности энергии порядка 890 мкА⋅ч/см–2 (рис. 2),
чивают одни из  самых высоких плотностей что является самым высоким показателем,
энергии, демонстрируемые электрохимиче- зарегистрированным до  сих пор для таких
скими средствами накопления и  хранения устройств. Также утверждается, что новая ар-
энергии. До  сих пор их интеграции в  миниа- хитектура TFB демонстрирует высокую плот-
тюрные приборы препятствовал ряд факто- ность мощности – д​ о 450 мкА⋅ч/см–2 при плот-
ров, таких как трудности увеличения толщины ности тока 3 мА/см–2.
электродов и  контроля их формы в  микрон-
Продолжающаяся миниатюризация элек-
троники выдвигает на  первый план потреб-

Плотность энергии, мкВт×ч/см–2CEA-Leti
Источник: CEA-LetiКорпорация Google
Окриджская национальная лаборатория
Корпорация Cymbet
Окриджская национальная лаборатория
Корпорация STMicroelectronics
Окриджская национальная лаборатория

Плотность энергии, мкВт/см–2 35

Рисунок 2. Сопоставление плотности энергии и плотности мощности тонкопленочной
аккумуляторной батареи CEA-Leti с изделиями других разработчиков

Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г.

Микроэлектроника zet.instel.ru

ность в  высокоинтегрированных электрохи- В докладе также содержатся следующие
мических средствах накопления и  хранения выводы:
энергии. При этом расположение таких ис-
точников питания вблизи от  точки нагрузки • TFB миллиметровых размеров демонстри-
уменьшает потери от  рассеяния мощности руют наилучшую производительность с точ-
и  помех от  переключений устройств ввода– ки зрения плотности энергии и  плотности
вывода, которые ограничивают эффектив- мощности (0,8 мА⋅ч/см2 и до 12 мВт/см2);
ность чувствительных приборов в уникальных
форм-факторах. Недавно достигнутые успехи • процесс изготовления TFB совместим
в  технологиях изготовления микроскопиче- с  крупносерийным промышленным про-
ских интегрированных электрохимических изводством и  позволяет легко контроли-
конденсаторов позволили обеспечить высо- ровать и настраивать электрохимические
кую плотность мощности и высокочастотные свойства прибора.
характеристики, но низкая плотность энергии
этих устройств может препятствовать исполь- Как известно, производители источников
зованию MEMS и автономных устройств, тре- питания изо всех сил стараются создать при-
бующих длительных периодов работы между боры, не  только способные функционировать
циклами зарядки–подзарядки. в  микромасштабе, но  и  обладающие высо-
кими плотностями мощности и  энергии. Раз-
Решением этих проблем, по мнению специ- работанные специалистами CEA-Leti приборы
алистов CEA-Leti, могут стать тонкопленочные типа TFB предлагают такие возможности. При
батареи миллиметровых размеров с высокой этомданные разработки демонстрируют самую
плотностью энергии, интегрирующие LiCoO2- высокую на сегодняшний день производитель-
катод толщиной 20 мкм в конфигурацию с ано- ность по  сравнению с  существующими TFB-
дом без применения лития. решениями и микросуперконденсаторами [1].

1. Dahad Nitin. Leti at IEDM: Bio-Inspired Chips, Scalable Quantum Dots and Thin-Film
Batteries. EE Times, December 11, 2019: https://www.eetimes.com/leti-at-iedm-bio-inspired-
chips-scalable-quantum-dots-and-thin-film-batteries/

2. Davis Shannon. CEA-Leti Builds Fully Integrated Bio-Inspired Neural Network with RRAM-
Based Synapses and Analogue Spiking Neurons. Semiconductor Digest. News and Industry
Trends, December 11, 2019: https://www.semiconductor-digest.com/2019/12/11/cea-leti-
builds-fully-integrated-bio-inspired-neural-network-with-rram-based-synapses-and-analogue-
spiking-neurons/

3. Davis Shannon. CEA-Leti and Partners Demonstrate Potentially Scalable Readout System
for Large Arrays of Quantum Dots. Semiconductor Digest. Display, December 12, 2019:
https://www.semiconductor-digest.com/2019/12/11/cea-leti-and-partners-demonstrate-
potentially-scalable-readout-system-for-large-arrays-of-quantum-dots

36 Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г.

Производственная база

Состояние и перспективы
развития производственной
базы микроэлектроники

Ключевые слова: конъюнктура рынка, микроэлектроника, оборудование,
производственная база, топологические нормы.

В мировой микроэлектронной промышленности и ее производственной базе продолжаются
серьезные подвижки. После спада 2019 г. прогнозируется улучшение конъюнктуры
рынка, которое, как ожидается, продлится как минимум до 2023 г. Неудивительно, что для
поддержания этой тенденции будет необходимо расширить производственные мощности.
При этом, хотя запланированное многими производителями ИС на 2019–2021 гг. наращивание
производственной базы в 2019 г. затормозилось из-за неблагоприятных рыночных условий,
ни один из проектов сооружения новых заводов по обработке пластин не был отменен – т​ олько
сдвигались сроки реализации. Все это также стимулирует спрос на оборудование производства,
сборки, корпусирования и тестирования ИС.

Исследовательская корпорация IC Insights телей ИС в  общем объеме их производства
(г. Скотсдейл, шт. Аризона, США) недавно об- к  концу 2019 г. составила 54% по  сравнению
новила данные своего периодического иссле- с 36% в 2009 г. (рис. 1). Кроме того, число фирм,
дования относительно состояния мировых владеющих собственными заводами по обра-
мощностей по обработке пластин (Global Wafer ботке пластин, снижается (рис. 2).
Capacity), которое всегда считалось одним
из лучших инструментов анализа рынка изде- Это обусловлено прежде всего тем, что сто-
лий микроэлектроники, понимания тенденций имость новейших производственных мощно-
его развития и  выявления «новых реалий». стей по  обработке пластин, включая чистые
Исследование формируется на основе данных комнаты, транспортные системы, оборудова-
о  деятельности сотен заводов по  обработке ние и  т. п., существенно увеличивается при
пластин, расположенных по  всему миру. При переходе на меньшие топологические нормы.
формировании каждого выпуска используют- Соответственно, сокращается число фирм,
ся методы восходящего и нисходящего анали- способных позволить себе огромные, посто-
за. Благодаря этому удается достаточно точно янно растущие издержки на  создание и  под-
отразить современное состояние и перспекти- держание функционирования современной
вы развития производственной базы микро- производственной базы. Кроме того, по мере
электроники. масштабирования ИС растут расходы на  раз-
работку новых технологических процессов,
В последнем выпуске исследования зафик- создание комплектов шаблонов, программы
сировано, что доля пяти ведущих производи- перспективных НИОКР и т. д.

Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г. 37

Производственная база zet.instel.ru

2019 . 19,4
( 200- )

5

10

15

Источник: IC Insights 88% 54% 25

80% 72% 5 2009 .:
10 – 36%
15
25 – 54%
– 64%
– 78%

Рисунок 1. Доля ведущих фирм в обработке пластин на установленных мощностях по состоянию
на декабрь 2019 г. (в эквиваленте 200-мм пластин)

, 200-
, 300-
62
Источник: IC Insights 90 29 23
80 76 2019 . 2008 . 2019 .
70
60
50
40
30
20
10

0
2007 .

Рисунок 2. Сокращение числа фирм, владеющих собственными заводами по обработке пластин,
по мере перехода к меньшим топологическим нормам

Анализ структуры базы установленного мощности одного из  крупнейших в  мире
производственного оборудования по странам производителей ИС (корпорации Samsung,
и регионам позволяет сделать несколько вы- использующей модель как традиционного,
водов. вертикально-интегрированного произво-
дителя – I​DM16, так и кремниевого завода),
• Наибольшая доля оборудования, способ- другие крупные южнокорейские фирмы
ного производить ИС с  топологическими также предпочитают развертывать но-
нормами менее 20 нм, в общем парке уста- вейшие мощности прежде всего на нацио­
новленного оборудования наблюдается нальной территории. Японские фирмы
в Южной Корее и Японии (рис. 3). Это свя- придерживаются примерно такой же стра-
зано с  тем, что в  Южной Корее находятся тегии.

38 Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г.

zet.instel.ru Производственная база

0,2 <0,2 65 <65 28 <28 20 <20

100 30% 32% 23% 7% 25% 37%
% 15% 6% 16%
7% 13% 15% 15% 12%
90 17% 27% 24% 20% 14%
21% 19%
80 48% 24% 18%

70 58% 53%
23%
11% 2%
60 4%
18%
50 Источник: IC Insights

29%
40

30

20 20% 6%
10%
10 4% 23% 24% 22%
0
4,3 10% 4,1 , , , , ,,
, 3,2 , 2,6 1,1 19,4
2,4
1,7

Рисунок 3. Географическая структура установленных мощностей по обработке пластин с учетом
используемых топологических норм (миллион пластин в месяц, эквивалент 200-мм пластин)

• Среднемировой уровень доли новейшего Тайваня и  Японии, не  желающих усиле-
оборудования не  превзойден в  Северной ния конкурента, так и нехваткой перспек-
Америке и  на  Тайване. В  первом случае тивных разработок и  интеллектуальной
это объясняется тем, что многие американ- собственности в  данной области. Хотя
ские фирмы используют fabless17-модель в  плане разработки интеллектуальной
и  производят свою продукцию, спроекти- собственности и  перспективных НИОКР
рованную в том числе и по новейшим тех- КНР постепенно сокращает отрыв от  ве-
нологиям, за рубежами страны на мощно- дущих стран. Об  этом, в  частности, сви-
стях кремниевых заводов – ​прежде всего детельствует постоянное ужесточение
тайваньских. Во  втором случае причина защиты прав интеллектуальной собствен-
именно то, что Тайвань является основ- ности в  КНР и  прорывы по  некоторым
ной площадкой размещения мощностей направлениям (в  частности, первая на-
кремниевых заводов, которые должны циональная сеть 5G развернута именно
удовлетворять спрос заказчиков по всему здесь).
диапазону существующих технологий и то- • Европа демонстрирует минимальную
пологических норм. долю новейшего оборудования в  общем
парке установленного оборудования. Та-
• Распределение парка установленного кая ситуация – с​ ледствие того, что микро-
оборудования по топологиям в КНР почти электронная промышленность Старого
повторяет структуру прочих стран мира Света представлена в основном мелкими
и,  в  какой-то мере, Тайваня. Стремление и  средними предприятиями, не  имеющи-
Поднебесной освоить новейшие техно- ми ресурсов на  создание современных
логии с  минимальными топологически- производственных мощностей. Крупные
ми нормами, создать современную про- корпорации, такие как STMicroelectronics,
изводственную базу микроэлектроники единичны, кроме того, после отработки
с  привлечением значительных средств технологии производство основной части
государственного финансирования (план новой продукции они передают на  мощ-
«Сделано в  Китае 2025»  – ​中国制造2025) ности кремниевых заводов за  пределами
сдерживается как противодействием Европы [1].
США (включая торговые войны), Европы,

Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г. 39

Производственная база zet.instel.ru

В начале января 2020 г. корпорация ет 5%-ный рост общего рынка «чистых» крем-
IC Insights также оценила результаты рынка ниевых заводов в  указанном году. Однако
«чистых» кремниевых заводов за 2019 г. В це- в  2019 г. торговая война между США и  КНР
лом доходы «чистых» кремниевых заводов привела к замедлению экономического роста
сократились в указанном году на 2%, на евро- Поднебесной, и ее доля в мировом рынке «чи-
пейском и японском рынках наблюдался спад стых» кремниевых заводов увеличилась толь-
доходов, выражавшийся двузначными пока- ко на 1% – д​ о 20%.
зателями (рис.  4). Соответственно снизилась
и  загрузка производственных мощностей. По итогам 2019 г. около 25% из  более чем
Единственной страной, в которой наблюдался 400 клиентов тайваньского кремниевого за-
рост доходов «чистых» кремниевых заводов, вода TSMC (№ 1 в рейтинге «чистых» кремние-
стала КНР. Одна из  причин  – б​ ыстрое разви- вых заводов) базировались в КНР, и совместно
тие в  стране индустрии fabless-фирм (таких TSMC и UMC (Тайвань, № 3 в рейтинге «чистых»
как HiSilicon) в  последние 10  лет: спрос этих кремниевых заводов) продемонстрировали
компаний на услуги кремниевых заводов сти- двузначный рост продаж в  Китай. Это было
мулирует загрузку и  дальнейшее развитие вызвано продолжающимся наращиванием
производственных мощностей последних. мощностей по обработке 300-мм пластин. На-
пример, мощность завода Fab 12X (г. Сямынь,
Общая доля Китая на рынке «чистых» крем- КНР) корпорации TSMC, открывшегося в  кон-
ниевых заводов в  2018 г. увеличилась на  5% це 2016 г., составляет сейчас около 22,7  тыс.
по  сравнению с  2017-м  – ​до  19%. При этом 300-мм пластин в  месяц. Напротив, продажи
она превысила долю остальных стран Азиат- SMIC, крупнейшего кремниевого завода КНР
ско-Тихоокеанского региона (АТР) на те же 5%. (№ 4 в  рейтинге «чистых» кремниевых заво-
В  целом по  итогам 2018 г. практически весь дов), в 2019 г. упали внутри страны на 8% при
общий рост «чистых» кремниевых заводов общем падении продаж компании на мировом
был обеспечен за  счет Китая. В  общей слож- рынке в 7% [2].
ности продажи «чистых» кремниевых заводов
в Китае в 2018 г. выросли на 42% (до 10,7 млрд Ожидания расширения производственной
долл.), что более чем в  восемь раз превыша- базы связаны с перспективами роста продаж
оборудования. Международная ассоциация

2018 2019

40,0 –2% «»
35,0 31,484 30,813 = –2%
30,0

25,0

20,0

Источник: IC Insights 15,0 6% 0%
10,727 11,357 8,125 8,123

10,0 –11% –13%
4,047 3,595 3,422 2,987
5,0

0,0 )
(

Рисунок 4. Географическая структура доходов рынка «чистых» кремниевых заводов в 2018–
2019 гг.

40 Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г.

zet.instel.ru Производственная база

МНЕНИЕ ЭКСПЕРТА

На последнем Симпозиуме по отраслевой стра- тическая воля и грамотный подход на этот раз
тегии SEMI (Industry Strategy Symposium  – ​ISS), позволят нашей стране построить производ-
который проходил 12–15 января 2020 г. в США, ство микроэлектронной продукции как для вну-
Кевин Андерсон из  IHS Markit озвучил прогноз треннего рынка, так и для экспорта в некоторых
своей организации на  2020 г.  – г​ одовой рост направлениях.
мировой полупроводниковой промышленности
на  5,5%, увеличение объема выпуска памяти Александр Соловьев, основатель
на 3,9%. промышленной интернет-платформы

Как мы видим, рынок производства полупро- по электронике Industry-hunter.com,
водников восстанавливается, и  при этом от- руководитель Комитета контрактного
четливо прослеживается тенденция к  пере- производства АРПЭ, генеральный директор
ходу на  контрактное производство. 16  января
2020 г. руководитель крупнейшего контрактно- ООО «Ай Эйч Диджитал Рус»
го производителя полупроводниковой продук-
ции TSMC (Тайвань) сообщил, что прогнозиру-
ет рост продаж компании в 2020 г. на 17%. Это
очень большой результат для полупроводнико-
вой отрасли, и именно такие результаты помо-
гают TSMC активно развивать производство.
Уже в  первой половине текущего года TSMC
запускает массовое производство по техноло-
гии 5 нм, а также проводит исследования 3-нм
процесса.

17  января 2020  г. Правительство Российской
Федерации утвердило Стратегию развития элек-
тронной промышленности на период до 2030 г.
В  документе указаны меры, которые позволят
наладить российское производство микроэ-
лектроники и восстановить отрасль. Предстоит
большая работа, но будем надеяться, что поли-

поставщиков оборудования и материалов для что причина этого – ​растущие затраты на обо-
полупроводниковой промышленности (SEMI) рудование для производства схем памяти, пре-
опубликовала в декабре 2019 г. два прогноза жде всего на трехмерные схемы флэш-памяти
относительно затрат производителей изделий NAND-типа, а также на оборудование для про-
микроэлектроники на производственное обо- изводства логических приборов и оснащения
рудование. В первом прогнозе отмечается, что кремниевых заводов (рис. 5).
во  второй половине 2019 г. ситуация на  этом
рынке начала меняться, и по итогам года спад Инвестиции в  передовые логические про-
продаж по сравнению с 2018 г. составит всего цессы и  технологии кремниевых заводов
7%, а не 18, как ожидалось ранее. Указывается, во  второй половине 2019 г., как ожидается,
вырастут на  26%  – в​   первую очередь за  счет

Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г. 41

Производственная база zet.instel.ru

40 Логические ИС 90
70
35 и кремниевые

30 заводы: 17%
: 37%
25
,. : 92% 50 ,%
20 : 29% 30
Логические ИС
15 и кремниевые заводы: 26% 10

Источник: SEMI 10 : 27%

5 Логические ИС
и кремниевые
0 заводы: –20%
1-
2018 . : –19%

-10

-30

2- 1- 2- 1- 2-
2018 . 2019 . 2019 . 2020 . 2020 .

Рисунок 5. Ассигнования на оборудование заводов по обработке пластин
по полугодиям и изменение темпов их прироста по основным типам производителей

Intel и  TSMC, а  расходы на  оборудование для ка, а в 2021-м будет установлен новый рекорд
изготовления 3D-NAND-флэш за  тот  же пери- продаж (рис.  6)  – 6​ 6,8 млрд долл., что будет
од вырастут более чем на 70%. В то же время связано с  инвестициями в  оборудование для
затраты на  оборудование для производства производства ИС с топологиями менее 10 нм
ДОЗУ продолжали в  первой половине 2019 г. (особенно преуспеют кремниевые заводы
сокращаться, однако с июля темпы снижения и производители логики).
становились все ниже.
Ожидается, что по  итогам 2019 г. Тайвань
SEMI также пересмотрела свои оценки от- обойдет Южную Корею и  станет крупнейшим
носительно 2020 г. Ассигнования на  обору- рынком оборудования при росте продаж
дование для производства формирователей в 53,3%. За ним будет следовать Северная Аме-
сигналов изображения в  первом полугодии рика (+33,6%). КНР второй год подряд окажет-
2020 г. увеличатся на 20%, во втором – ​на 90. ся вторым по емкости рынком оборудования.
Основным покупателем станет корпорация
Sony, а  общая сумма продаж оборудования Эксперты SEMI ожидают, что восстановле-
этого типа достигнет 1,6 млрд долл. Аналогич- ние рынка оборудования к  2020 г. будет под-
но на 40 и 29% вырастут закупки оборудования питываться продажами оборудования для
по изготовлению мощных полупроводниковых изготовления новейших логических ИС и  для
приборов. Главные приобретатели  – ​Infineon, кремниевых заводов, новыми проектами
STMicroelectronics и  Bosch, а  итоговый объ- по  сооружению производственных мощно-
ем ассигнований составит около 1,7 млрд стей в  КНР и  (в  меньшей степени) модерни-
долл. [3]. зацией и созданием новых производств схем
памяти. В 2021 г. все отслеживаемые секторы,
Во втором документе SEMI, представлен- как ожидается, будут расти, и восстановление
ном на  выставке-конференции SEMICON расходов на  оборудование для производства
Japan 2019, утверждается, что продажи полу- ИС ЗУ будет идти полным ходом. Китай, как
проводникового производственного оборудо- ожидается, поднимется на первое место с про-
вания по  итогам 2019 г. сократятся на  10,5% дажами оборудования более чем на  16 млрд
(до  57,6  млрд долл.) по  сравнению с  рекорд- долл., за  ним будут следовать Южная Корея
ным уровнем, достигнутым в 2018 г. (64,4 млрд и Тайвань [4].
долл.). В  2020 г. начнется оздоровление рын-

42 Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г.

zet.instel.ru Производственная база

80 66,79
70 64,42
60 60,82
50
40 57,64
30
, 20
10
Источник: SEMI
0
2018 2019 ( ) 2020 ( ) 2021 ( )

Рисунок 6. Динамика и прогноз географической структуры продаж оборудования (новое
оборудование, включая оборудование заводов по обработке пластин, сборки, корпусирования
и тестирования) в период 2018–2021 гг.

1. Global Wafer Capacity 2020–2024. IC Insights, December 19, 2019: http://www.icinsights.
com/services/global-wafer-capacity/

2. China Only Region to Register Pure-Play Foundry Market Growth in 2019. IC Insights,
January 9, 2020: http://www.icinsights.com/news/bulletins/China-Only-Region-To-Register-
PurePlay-Foundry-Market-Growth-In‑2019/

3. Davis Shannon. Global Fab Equipment Spending Rebounds in Second Half of 2019 with
Stronger 2020 Projected. Semiconductor Digest. News and Industry Trends, December 16,
2019: https://www.semiconductor-digest.com/2019/12/16/global-fab-equipment-spending-
rebounds-in-second-half-of‑2019-with-stronger‑2020-projected-semi-reports/

4. Davis Shannon. Global Semiconductor Equipment Sales Forecast – 2​ 020 Rebound, 2021
Record High. Semiconductor Digest. News and Industry Trends, December 11, 2019: https://
www.semiconductor-digest.com/2019/12/11/global-semiconductor-equipment-sales-
forecast‑2020-rebound‑2021-record-high/

Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г. 43

Глоссарий

1 Больше, чем Мур (More than Moore)  – к​ он- 10 SaaS (software as a service) – П​ О как услуга,
цепция, направленная на достижение боль- модель поставки прикладного ПО с  досту-
ших результатов и  в  более широком диа- пом Интернет. Позволяет отказаться от за-
пазоне, чем изложено в т. н. «законе Мура» трат на  приобретение лицензионного ПО
(удвоение числа транзисторов на  кристал- и  ограничиться абонентскими платежами
ле каждые 1,5–2 года без увеличения удель- за  пользование, включая поддержку и  со-
ной стоимости функции для конечного по- провождение
требителя). Заключается в  использовании
2,5- и  3-мерных архитектур, при этом мас- 11 Краевые вычисления (edge computing)  –​
штабирование приоритетной задачей не яв- метод оптимизации облачных вычисли-
ляется. тельных систем путем переноса обработки
данных на  границу сети вблизи источника
2 Больше Мура (More Moore) – ​концепция, на- данных.
правленная на  обеспечение дальнейшего
действия закона Мура за  счет новых ма- 12 Сверточная нейронная сеть (convolutional
териалов (углеродные нанотрубки, графен) neural network, CNN)  – ​специальная архи-
и  приборных архитектур (молекулярная тектура искусственных нейронных сетей,
электроника, спинтроника и т. п.). нацеленная на  эффективное распознава-
ние изображений, входит в состав техноло-
3 DMOS (double-diffused metal-oxide-semicon- гий глубокого обучения.
ductor) – М​ ОП-структура, изготовленная ме-
тодом двойной диффузии. 13 Конкуренция за  шину (также состяза-
тельный режим работы шины  – b​ us con-
4 Кремниевый завод (foundry)  – ​производ- tention)  – с​ итуация, приводящая к  потере
ство ИС по  спецификациям заказчика производительности, когда два или более
с предоставлением широкого спектра услуг устройств-абонентов одновременно пы-
по использованию разнообразных средств таются передать данные по  одной шине;
проектирования ИС. проблема частично решается технически
при помощи тех или иных схем арбитража
5 Захватчик рынка (killer application) – н​ ова- (arbitration logic).
торский продукт, революционная новинка
(товар или услуга), с  появлением которой 14 Победная конструкция (также конструк-
устанавливаются новые стандарты требо- ция-победитель, design win)  – п​ родукт
ваний в конкретной области рынка, вытес- (комплектующий элемент конечной систе-
няются традиционные продукты или услуги. мы), встроенный в  модель продаж другой
компании по  итогам конкурса или отбора
6 GbE (также GigE – ​Gigabit Ethernet) – ​общее с точки зрения архитектурных или произво-
название технологий (протоколов, стандар- дительных показателей.
тов) передачи данных в  локальной сети
со скоростью 1 Гбит/с. 15 Спайковая (импульсная) нейронная сеть
(ИмНС или СНС; pulsed neural network, PNN;
7 SERDES (SERialiser/DESerialiser)  – ​парал- spiking neural network, SNN)  – ​третье по-
лельно-последовательный и  последова- коление искусственных нейронных сетей
тельно-параллельный преобразователи. (ИНС). Отличается от бинарных (первое по-
коление) и  частотных/скоростных (второе
8 RoCE (RDMA over converged Ethernet) – ​сете- поколение) ИНС тем, что в нем нейроны об-
вой протокол, обеспечивающий удаленный мениваются короткими (у  биологических
прямой доступ к  памяти (RDMA) по  сети нейронов  – о​ коло 1–2 мс) импульсами
Ethernet. одинаковой амплитуды (у  биологических
нейронов  – ​около 100 мВ). Самая реали-
9 CLOS (Common Lisp object system)  – ​язык
CLOS, система объектно-ориентированного
программирования на языке Common Lisp.

44 Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г.

zet.instel.ru Глоссарий

стичная с точки зрения физиологии модель 17 Fabless (от FABricationLESS) – т​ ип организа-
ИНС. ции полупроводникового бизнеса, при кото-
16 IDM (integrated device manufacturers)  – и​ н- ром фирма занимается только разработкой,
тегрированные изготовители приборов; проектированием и маркетингом ИС, а само
традиционные полупроводниковые фирмы изготовление осуществляется на  мощно-
полного цикла  – р​ азработка, проектирова- стях кремниевых заводов или свободных
ние, производство и маркетинг ИС. мощностях традиционных фирм (IDM).

В СЛЕДУЮЩЕМ ВЫПУСКЕ:

Доходы, млн долл. Средства автоматизированного проектирования инструментальных средств САПР пережил
Средства проектирования печатных плат и многокристальных модулей еще один год бурного роста – ​что объясня-
Проектирование ИС на физическом уровне и верификация ется появлением новых технологических
Доходы от разработки и реализации полупроводниковых СФ-блоков областей полупроводниковых приборов,
Услуги еще не достигших стадии серийного произ-
водства, но уже требующих для дальнейше-
• В г. Халф-Мун-Бэй (шт. Калифорния, США) го развития новых и  модернизированных
с 10 по 15 января 2020 г. проходил ежегод- средств САПР, а  также ростом числа нача-
ный Симпозиум по  промышленной страте- тых разработкой проектов создания ИС,
гии (Industry Strategy Symposium, ISS‑2020) реализуемых фирмами, ранее не  разраба-
микроэлектронной и  смежных отраслей тывавшими аппаратное обеспечение. Пред-
радиоэлектронного комплекса. В  центре полагается, что эти тенденции сохранятся
внимания оказались вопросы, связанные и  сектор инструментальных средств САПР
с распространением Интернета вещей и но- в  ближайшие пять лет будет демонстриро-
вых приложений, таких как искусственный вать рост доходов в  сложных процентах
интеллект (AI), виртуальная реальность (CAGR) на уровне 8–12%.
(VR), дополненная реальность (AR) и  пятое
поколение (5G) мобильных сетей. • Количество взаимосвязанных приборов
внутри автомобилей постоянно растет, вы-
• По итогам 2019 г. полупроводниковые фир- зывая необходимость разработки и внедре-
мы столкнулись со  снижением доходов ния совершенно новых аппаратных струк-
от продаж – о​ собенно поставщики схем па- тур. Компания NXP представляет новый
мяти. В  то  же время сегмент поставщиков сетевой процессор, который контролирует
все коммуникации между автомобилем
и  «облаком» или программно-аппаратным
обеспечением, а также позволяет разработ-
чикам проектировать шлюзы, дающие воз-
можность создания сервисориентирован-
ных архитектур.

Экспресс-информация по зарубежной электронной технике. Выпуск 2 (6701) от 30 января 2020 г. 45

zet.instel.ru

Всё о зарубежной
электронной технике

новости
статьи

комментарии
экспертов
аналитика


Click to View FlipBook Version