Золотой чип

На недавней выставке ChipEXPO-2017 были подведены итоги ежегодного отраслевого конкурса в области электроники «Золотой чип — 2017».

Награды в номинации «За успехи в импортозамещении» удостоилась совместная разработка компаний «ЭЛВИС-НеоТек» и НПЦ ЭЛВИС (участник проекта «Национальные чемпионы», входит в рейтинг «ТехУспех») — процессор ELISE для систем компьютерного зрения.

Микросхема такого уровня разработана в России впервые. У нее большие перспективы применения в системах умных городов, интернете вещей, мультимедиа, навигации, безопасности.

Генеральный директор «ЭЛВИС-НеоТек» Андреей Белоусов

Фотография: Александр Механик

Мы уже писали о работах компании ЭЛВИС в области систем навигации и безопасности (см. «Суперкомпьютер в одном кристалле») и теперь встретились с ее генеральным директором Ярославом Петричковичем и генеральным директором «ЭЛВИС-НеоТек» Андреем Белоусовым, чтобы узнать подробности новой разработки.

Андрей Белоусов: Премию мы получили за чип, который имеет название ELISE (ELVEES Image Semantic Enginec). Это разработка компании «ЭЛВИС-НеоТек» и «Роснано» при участии НПЦ ЭЛВИС. Чип этот совершенно рекордный, по крайней мере у нас в стране. Но и за рубежом он очень неплохо выглядит. В нем пятнадцать ядер, и он гетерогенный, то есть использует наборы ядер разных типов. В нем 1,6 миллиарда транзисторов. Он разработан по технологии с проектными нормами 28 нанометров. Это, по нашим сведениям, самый сложный чип, который делался в Европе. Функциональные возможности чипа позволяют создавать на его базе системы и устройства для быстрорастущих мировых рынков: умные города, интернет вещей, ритейл, дополненная реальность, мультимедиа, навигация и безопасность…

Ярослав Петричкович: В новом чипе использовано несколько ядер MIPS. Сейчас на рынке продаются две архитектуры — ARM и MIPS. Мы выбрали MIPS, потому что чип разрабатывался в сотрудничестве с компанией Imagination Technologies, которая использует ядра MIPS.

В ELISE применяются многие разработки НПЦ ЭЛВИС»: восьмиядерный видеопроцессор Velcore2 для обработки изображений, в котором предусмотрен очень большой стереоблок для формирования глубины изображения. Это дает большие преимущества для систем управления беспилотными автомобилями и для робототехники. В чипе стоит навигационная система, которая также является нашей разработкой. Там мощная графика — современное двухъядерное ядро. Ничего похожего в России нет. И еще там совершенная новинка — встроенный радиомодем: IP-блок, который реализует Wi-Fi и Bluetooth, притом с рекордными характеристиками. Этого тоже ни у кого не было. Этот чип — законченное изделие. То есть, если вы делаете камеру или еще что-то, вам не надо делать каких-то внешних навесов.

Это общий мировой тренд: все включается в один кристалл. Потому что, если вы используете два, или три, или пять чипов, это удорожает систему, делает ее больше. Поэтому все, что можно, делается в одном кристалле.

А. Б.: На основе ELISE могут создаваться видеокамеры со встроенными сложными алгоритмами видеоаналитики, в том числе на базе сверточных нейронных сетей (CNN). Например, распознавание лиц, охрана периметра и обнаружение возгораний для систем безопасности, управление жестами для устройств виртуальной реальности, распознавание пола, возраста и эмоций для ритейла, распознавание государственных регистрационных знаков автомобилей и нарушений правил дорожного движения для интеллектуальных транспортных систем.

— «ЭЛВИС-НеоТек» — это компания, созданная НПЦ ЭЛВИС совместно с «Роснано»?

Я. П.: В тот момент, когда мы вышли на уровень создания такого мощного чипа, потребовались довольно большие вложения. «Роснано» согласилось поддержать этот проект. И мы совместно организовали эту компанию.

— А как распределяются роли?

Я. П.: Это проект компании «ЭЛВИС-НеоТек», она его полностью финансировала, она организовывала этот проект. НПЦ ЭЛВИС передал в проект ядра, связанные с обработкой изображений и навигацией. Остальное сделано компанией «ЭЛВИС-НеоТек». Программное обеспечение разрабатывалось пополам.

— В чем заключалось сотрудничество с компанией Imagination, кроме использования их ядер?

Я. П.: Imagination Technologies — один из крупных поставщиков IP-ядер на мировом рынке. Например, вся графика во всех айфонах Apple — их.

Участие Imagination Technologies продвинуло нас на десять лет вперед в области проектирования. Это топовый мировой уровень в том, какие средства используются в проектировании, какие применяются подходы. Наши люди постоянно ездили в Англию, обучались. Специалисты Imagination Technologies постоянно приезжали в Россию. А ведь даже обучить команду такого уровня стоит очень серьезных денег.

А. Б.: Роль Imagination Technologies в этой разработке состоит в том, что они предложили нам так называемую платформу. Образно говоря, это некий план города с коммуникациями, куда мы поместили свои кварталы. Они помогли нам провести верификацию чипа. В работе были задействованы не только англичане, но и американцы, тайваньцы, индийцы, потому что проекты такого класса не могут быть сделаны только одной или двумя российскими компаниями, ведь это технологическая вершина в этой области. Поэтому Imagination Technologies участвовала в этом проекте с нами на равных.

— Они совладельцы чипа?

А. Б.: Нет. Чип полностью принадлежит компании «ЭЛВИС-НеоТек», и она же имеет права на его производство.

— А в чем тогда был интерес Imagination?

Я. П.: Представители Imagination ездили по всему миру и искали компанию, с которой можно было бы подружиться для создания новых ядер по обработке изображений. Оказалось, что все такие компании либо раскуплены, либо уже исчезли. Одних купил Intel, других — Qualcomm или Google. Мы были единственным ресурсом в мире, который остался еще не купленным и мог подтвердить высокий уровень своих разработок. Поэтому они и решили попробовать совместно с нами сделать новый чип. Более того, на данный момент они вложили гораздо больше денег в этот проект, чем мы. Им нужно было показать миру пример своих работающих новых ядер графики и MIPS. Как только это заработает, все остальные подтянутся.

И это не единственный наш совместный с ними проект. Попутно стартовал еще один — на 16 нанометров.

Но и мы им лицензировали, то есть предоставили возможность использования, свое навигационное решение — четырехстандартную масштабируемую навигацию, объединяющую ГЛОНАСС, GPS, Galileo и Beidou.

— Каково время жизни такой микросхемы? Они же непрерывно совершенствуются.

Я. П.: Все зависит еще и от рынка. Если вы занимаетесь сотовыми телефонами, то чипы меняются очень быстро — через два-три года. Но если вы работаете в сегменте индустриального рынка, то там все меняется существенно медленнее.

Если посмотреть на камеры для систем распознавания и охраны, которые выпускают компании Hikvision или Dahua, то они сделаны на чипах чуть ли не десятилетней давности, но они продолжают производиться, потому что они выполняют свою функцию, они отработаны, они достаточно дешевы. То есть время существования чипа на рынке зависит от рынка. В гаджетах оно короче, в индустриальных системах у вас меньше серия, но зато дольше жизнь и выше цена.

Если же говорить о распределении прибыли, то разработчики IP-блоков получают очень малую прибыль. Если вы продаете чипы, она на порядок выше. Если продаете устройства, она еще на порядок выше. По большому счету, никого не интересует, на чем сделано ваше устройство. Если оно сделано, работает и обладает конкурентными преимуществами и нормальной ценой, его будут покупать. Поэтому, конечно, в первую очередь нам хотелось бы делать устройства. И такие планы намечены. Мы с коллегами ведем разработки именно стереокамер с функцией распознавания.

Более того, в этом случае полученная прибыль позволит нам начать разработку нового варианта чипа, который придет на смену этому. Так устроена эта отрасль: как только пошел один чип, вы уже должны начинать разработку следующего.

— Если не секрет, кто вкладывался в эту разработку?

А. Б.: В первую очередь «Роснано». А сейчас, когда намечено серийное производство, мы провели разговоры с Минпромторгом, и они готовы в рамках программы субсидий поддержать выпуск чипов или систем на их основе. И министерство уже помогает нам с проектом создания конечного устройства видеокамеры 360 градусов, в которой применяются разработанные в «ЭЛВИС-НеоТеке» алгоритмы. Это будет законченное решение: камера, которая создает панорамный обзор с высоким разрешением. В России таких решений для систем видеонаблюдения и безопасности пока нет.

Очень важно, что в ходе этой разработки возникла синергия. Такое редко встретишь: обычно каждая компания пытается все сделать сама, а тут две компании работают вместе, «Роснано» финансирует, а дофинансирует и уже участвует Минпромторг.

Я. П.: С нуля это просто невозможно сделать. Наша разработка удалась благодаря тем кадрам, той научной базе, которая наработана в ЭЛВИСе.

Микроэлектроника — это игра вдолгую: взять один проект, быстро сделать, и бросить — это тупиковый путь. Мы занимаемся чипами тридцать лет.

Первый вариант этого чипа был сделан на 40 нанометров. Он также создавался совместно компаниями «ЭЛВИС-НеоТек» и НПЦ ЭЛВИС. Это был очень сложный чип, но, к сожалению, уже опоздал на международные рынки, поэтому мы решили сделать следующий заход и создали процессор ELISE на 28 нанометров.

Чип ELISE (ELVEES Image Semantic Enginec) разработан по технологии с проектными нормами 28 нанометров

Фотография: Александр Механик

Так живет этот мир, с этим законом Мура. Приходится все время бежать…

И это обычная практика во всем мире. Тот же Китай терпеливо создавал микроэлектронику год за годом, не один десяток лет. Я помню, когда из компании Huawei ко мне приезжали лет двадцать назад: они ничего ни в чем не понимали. И они погубили первое поколение аппаратуры связи, которой они занимались, погубили второе, и только третье стало немножечко продаваться, а с четвертым они уже захватили весь мир. Либо мы это понимаем, либо все надо закрывать.

Особенность России в том, что проекты такого масштаба здесь надо делать вскладчину. Ведь этот проект обойдется минимум в 30 миллионов долларов. Это большие игры.

А. Б.: Хотя по современным меркам это немного. IBM, Intel, Samsung тратят сотни миллионов на чипы и многие миллиарды на НИОКР.

В России нет таких компаний. Поэтому разработка чипов, тем более такого уровня, у нас однозначно нуждается в поддержке государства. 
Так же как в выходе на международный рынок, потому что рассчитывать только на российский рынок невозможно: он слишком мал для такого чипа.