ЭКСПРЕСС-ИНФОРМАЦИЯ ПО ЗАРУБЕЖНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКЕ - 76% 60% - ЦНИИ "Электроника

Страница создана Мирослав Хохлов
 
ПРОДОЛЖИТЬ ЧТЕНИЕ
ЭКСПРЕСС-ИНФОРМАЦИЯ ПО ЗАРУБЕЖНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКЕ - 76% 60% - ЦНИИ "Электроника
Выпуск 2 (6676) от 24 января 2019 г.

ЭКСПРЕСС-ИНФОРМАЦИЯ
ПО ЗАРУБЕЖНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКЕ

         76%                    60%    85%   35%

ISSN 2500-3844
ЭКСПРЕСС-ИНФОРМАЦИЯ ПО ЗАРУБЕЖНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКЕ - 76% 60% - ЦНИИ "Электроника
СЕГОДНЯ В ВЫПУСКЕ
2                           12
Компетентное мнение         Перспективы и трудности
                            освоения чиплет-моделей
4
Работы в области            18
искусственного интеллекта   Ожидания корпорации
в КНР                       Mellanox Technologies
                            в сфере облачных сред
7                           на 2019 г.
Понятие точности
в процессе проектирования
и верификации ИС

21
Полимерные материалы:
массовое внедрение
на рынок в секторе
передовых технологий
корпусирования
ЭКСПРЕСС-ИНФОРМАЦИЯ ПО ЗАРУБЕЖНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКЕ - 76% 60% - ЦНИИ "Электроника
28
План «6–6–10» и стратегия
«Таиланд 4.0»

                                30
                                Роль фотоники в реализации
                                правительственной инициативы
                                «Умная нация» в Сингапуре

34
                              Издатель                            Реклама
                              АО «ЦНИИ «Электроника»              publish@instel.ru
                                                                  +7 (495) 940‑65‑24
Стратегия Великобритании      Главный редактор
                              Алена Фомина, д. э. н., доц.        Адрес редакции
по развитию навыков           Заместитель главного редактора
                                                                  127299, г. Москва,
                                                                  ул. Космонавта Волкова, д. 12
и подготовке кадров в сфере   Виктория Французова
                                                                  +7 (495) 940‑65‑24
                                                                  www.instel.ru
кибербезопасности             Научный референт
                              Валерий Мартынов, д. т. н., проф.   publish@instel.ru

                              Выпускающий редактор                Экспресс-информация по зарубежной
                              Полина Корсунская                   электронной технике издается с 1971 г.,
37                            Авторы материалов
                                                                  в электронной версии – с 2003 г.

Глоссарий                     Михаил Макушин,
                              Анастасия Хомчик,
                                                                  Издание зарегистрировано
                                                                  в Федеральной службе
                              Иван Черепанов,
                                                                  по надзору за соблюдением
                              Юлия Яцина
                                                                  законодательства в сфере массовых
                              Над выпуском работали               коммуникаций и охране
                              Григорий Арифулин,                  культурного наследия
                              Людмила Железнова,                  (свидетельство ПИ № 77–13626
                              Анастасия Никитина                  от 20 сентября 2002 г.).
ЭКСПРЕСС-ИНФОРМАЦИЯ ПО ЗАРУБЕЖНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКЕ - 76% 60% - ЦНИИ "Электроника
КОМПЕТЕНТНОЕ МНЕНИЕ
   Дальнейшее развитие как микро-, так    ния, так и повышение уровня стандар-
и радиоэлектроники, независимо от того,   тизации (за счет создания библиотек
какой принцип используется – ​«Больше     и каталогов). Это позволяет снизить
Мура»1 или «Больше, чем Мур»2, – ​неиз-   издержки проектирования, сократить
бежно приводит к необходимости созда-     длительность его цикла и численность
ния модульных конструкций различного      разработчиков. Каталоги чиплетов, по-
уровня. Такой подход позволяет суще-      мимо прочего, обеспечивают отслежи-
ственно снизить издержки и упростить      ваемость поставок ИС, проблем, возни-
интеграцию разнородных элементов          кающих при проектировании, и методов
в одной конструкции. На уровне ИС пер-    их преодоления. Коммерческая доступ-
вым опытом в этом плане стала архи-       ность чиплетов и их каталогов, по всей
тектура модульного кристалла (MoChi),     видимости, будет обеспечена через не-
разработанная корпорацией Marvell три     сколько лет. Большинство отраслевых
года назад. Опыт оказался достаточно      специалистов рассматривают их как
удачным, и работы с использованием        одно из перспективных направлений
чип­лет-моделей в настоящее время ве-     развития микроэлектроники.
дут правительственные ведомства ве-          Внедрение новых методик проекти-
дущих стран, промышленные группы,         рования и производства ИС, обуслов-
микроэлектронные корпорации и науч-       ленных масштабированием, неизбежно
но-исследовательские организации.         влечет за собой расширение исполь-
   При разработке архитектуры чипле-      зования методик машинного обучения
тов существует проблема разделения        и искусственного интеллекта. Большое
интеллектуальной собственности (СФ-       значение для будущего развития играют
блоков) разных поставщиков и форми-       объемы инвестиций в ИИ, в том числе
рования архитектуры, позволяющей          применяемый для проектирования пер-
осуществить данную задачу. Ввиду того,    спективных ИС. Следует отметить, что
что СФ-блоки должны отвечать требо-       мировым лидером здесь является КНР:
ваниям реального производства (более      с 2016 г. доля Китая в мировом финан-
жестким, чем для СФ-блоков, предна-       сировании стартапов в сфере ИИ вы-
значенных для демонстрационных при-       росла более чем в четыре раза. Рост
менений), необходимо их тестирование      ассигнований вызван принятием в июле
на работу в горячих, холодных и изменя-   2017 г. «Плана развития искусственно-
ющихся процессах, а также на электро-     го интеллекта следующего поколения»
статический разряд. Важным фактором       (A Next-Generation Artificial Intelligence
является воспроизводимость – ​здесь       Development Plan), утвержденного Госсо-
требуются новые подходы, снижающие        ветом КНР. План состоит из трех этапов
угрозы деформации при операциях об-       (2020, 2025 и 2030 гг.), и в конце его ре-
работки. Подход с использованием чип­     ализации индустрия искусственного ин-
летов оказывается более модульным         теллекта Поднебесной должна достичь
и позволяет сократить механические        объема в 150 млрд долл.
усилия, прикладываемые к разным ча-
стям формируемой структуры.                                     Михаил Макушин,
   Чиплет-модели предполагают как              главный специалист отдела научно-
создание новых структур проектирова-              технического планирования РЭП

2    Зарубежная электронная техника, вып. 2 (6676) от 24.01.2019
ЭКСПРЕСС-ИНФОРМАЦИЯ ПО ЗАРУБЕЖНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКЕ - 76% 60% - ЦНИИ "Электроника
1

Справочник предприятий
радиоэлектронной
промышленности

www.spravochnikrep.ru

  Для получения актуальной информации о предприятиях:

    • зайдите на сайт www.spravochnikrep.ru;
    • выберите в верхнем меню раздел «Купить доступ»;
    • выберите желаемый период доступа и нажмите кнопку «Купить»;
    • заполните появившуюся форму (важно! указанные
      при заполнении электронная почта и пароль будут
      логином и паролем для входа в личный кабинет);
    • оплатите счет;
    • получите доступ к справочнику предприятий РЭП после
      подтверждения оплаты.

  Для того чтобы воспользоваться справочником, необходимо на
  сайте www.spravochnikrep.ru войти в личный кабинет, используя
  логин и пароль, которые были указаны при оформлении первой
  покупки.

 Тел. 8 (495) 940-65-24   e-mail: publish@instel.ru   www.spravochnikrep.ru
ЭКСПРЕСС-ИНФОРМАЦИЯ ПО ЗАРУБЕЖНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКЕ - 76% 60% - ЦНИИ "Электроника
ПРОРЫВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
МИКРО- И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Работы в области искусственного
интеллекта в КНР
Ключевые слова: аппаратное обеспечение, государственное финансирование, искусственный
интеллект, конкурентоспособность, стартап.

     КНР уделяет большое внимание развитию сферы высоких технологий. В рам-
  ках реализации долгосрочных планов развития руководство страны пытается
  перестроить экономику с учетом последних достижений науки и техники. Одним
  из ключевых направлений развития стала область искусственного интеллекта.

    Самое убедительное свидетельство          как Alibaba, Baidu, iFlyTek и Tencent,
успехов КНР в области искусственного          продемонстрировавшие свою конку-
интеллекта – ​большое число игрушек           рентоспособность на мировом рынке.
с элементами ИИ, продаваемых как              Они развивают инновационные плат-
в стране, так и за рубежом. О планах ру-      формы, такие как автономные транс-
ководства Китая добиться к 2030 г. ми-        портные средства, интеллектуальные
рового доминирования в области ИИ хо-         города, машинное зрение для медицин-
рошо известно, но пока нельзя сказать,        ской диагностики, речевые сервисы.
сбудутся ли они, как и многие другие,         Своего рода «национальным чемпио-
не менее амбициозные планы этой стра-         ном» недавно стал гонконгский стар-
ны в сфере высоких технологий.                тап SenseTime, зарегистрированный
    В июле 2017 г. Государственный со-        на пекинской бирже и специализиру-
вет КНР опубликовал «План развития            ющийся на технологиях распознава-
искусственного интеллекта следующего          ния лиц и изображений. Американские
поколения» (A Next-Generation Artificial      аналитики также указывают, что около
Intelligence Development Plan). Документ      20 лет назад руководство КНР приняло
предусматривает, что в 2030 г. Китай          ряд пятилетних планов, направленных
станет мировым лидером в области ИИ,          на развитие местной полупроводнико-
а местная индустрия ИИ по объему до-          вой промышленности. Успехом стало
стигнет 150 млрд долл. Первым шагом           создание корпорации SMIC, однако дру-
на пути реализации этих планов станет         гих микроэлектронных фирм подобного
2020 г. – ​именно к этому сроку китайские     класса создать не удалось. В 2010-х гг.
специалисты по уровню технологических         появилось множество китайских стар-
разработок и приложений в области ИИ          тапов, разрабатывавших собственные
должны догнать США.                           «системы-на-кристалле», но все они
    Американские специалисты элек-            были основаны на лицензионных ядрах
тронной промышленности серьезно               таких фирм, как ARM и CEVA. К насто-
относятся к китайским планам. В КНР           ящему времени Поднебесная не внесла
уже существуют национальные тех-              резких изменений в мировую электрон-
нологические лидеры – ​такие фирмы,           ную промышленность, хотя и выделила

4    Зарубежная электронная техника, вып. 2 (6676) от 24.01.2019
ЭКСПРЕСС-ИНФОРМАЦИЯ ПО ЗАРУБЕЖНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКЕ - 76% 60% - ЦНИИ "Электроника
Прорывные технологии микро- и радиоэлектроники

       МНЕНИЕ ЭКСПЕРТА
                                                         Отработка технологий ИИ на детских игруш-
                                                     ках действительно является очень полезным
                                                     и важным моментом для достижения целей
                                                     по всему спектру исследований в области ИИ.
                                                     Технологии машинного обучения, которые
                                                     по нашей системной модели области ИИ отно-
                                                     сятся к рефлексному уровню, в настоящее вре-
                                                     мя требуют больших вычислительных ресурсов.
                                                     Это оказывает огромное влияние на развитие
                                                     технологий микро- и радиоэлектроники, создает
                                                     спрос на новое аппаратное оборудование ком-
                                                     пьютеров и телекоммуникаций. В целом можно
                                                     говорить о создании качественно новых кибер-
                                                     физических систем, в которых объединяются
                                                     и аппаратные средства, и программные системы.
                                                         Вместе с тем развитие только рефлексного
                                                     уровня не позволит создать полноценный ИИ,
                                                     так как для этого надо развивать теорию и прак-
                                                     тику в области ИИ также на логическом и соци-
                                                     альном уровнях. Подчеркнем, что результаты
                                                     российской математической школы в области
       Руководители многих стран публично заяв-      информационных технологий не уступают,
    ляют о важности развития области искусствен-     а по некоторым направлениям и превосходят
    ного интеллекта (ИИ). Президент РФ в явном       достижения зарубежных ученых. У России есть
    виде указал: кто будет владеть ИИ, тот и будет   все предпосылки для создания своих систем
    управлять миром. Ученые сходятся во мне-         ИИ, превосходящих по своим возможностям
    нии, что появление полноценного ИИ повли-        любые зарубежные разработки, но надо обе-
    яет на политику более сильно, чем появление      спечить достаточное финансирование и реаль-
    ядерного оружия. Поэтому гонка стран в обла-     ный спрос на продукты ИИ.
    сти ИИ идет полным ходом и китайское пра-
    вительство вкладывает огромные ресурсы для            Олег Варламов, доктор технических наук,
    достижения превосходства.                                                  президент МИВАР

на развитие национальной микроэлек-             в 2016 г. расходы КНР на исследования
троники значительные средства.                  в области ИИ составляли всего 11,3%
   Планы КНР в области ИИ и объем               мировых затрат. В китайских магазинах
средств, выделяемых правительством              представлен огромный ассортимент ро-
на работы в этой области, впечатляют.           ботов – ​от «умных» собак с батарейным
По данным издания South China Morning           питанием и программируемых роботов
Post, сегодня Китай – ​лидер по финан-          до «разговорных» роботов и интерактив-
сированию работ стартапов в сфере               ных «образовательных» роботов с дис-
ИИ: 48% мировых объемов, по сравне-             танционным режимом «няня», позволяю-
нию с 38 со стороны США и 13 со сто-            щим родителям наблюдать за ребенком
роны остальных стран мира. При этом             во время отлучек из дома.

               Зарубежная электронная техника, вып. 2 (6676) от 24.01.2019    5
ЭКСПРЕСС-ИНФОРМАЦИЯ ПО ЗАРУБЕЖНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКЕ - 76% 60% - ЦНИИ "Электроника
Прорывные технологии микро- и радиоэлектроники

   Большая часть продаваемых в Китае               развития жидкокристаллических телеви-
роботов – ​обычные игрушки, но на них              зоров и панелей. Именно этому матери-
производители зарабатывают суще-                   алу обязана своим становлением корпо-
ственные средства. Отмечается, что                 рация Sharp.
в виде игрушек разрабатываются и об-                  Сложно с уверенностью утверждать,
разовательные роботы – ​так они более              что развитие индустрии игрушек с ис-
понятны детям. Пока эти роботы облада-             пользованием ИИ в КНР приведет эту
ют уровнем интеллекта, эквивалентным               страну к мировому господству в сфере
уровню смартфонов младших моделей.                 искусственного интеллекта. Но с уче-
Одна из их целей – ​обучение китайских             том того, что бизнес в области ИИ зави-
детей английскому языку, пусть и на до-            сит от множества факторов и конечных
статочно примитивном уровне. Однако                применений, сегмент игрушек пред-
даже такой уровень помогает понимать               ставляется вполне логичным вариантом
общий смысл английской речи и повы-                развития рынка средств ИИ. Главное –​
шает коммуникативные способности ма-               в Китае появилась благодатная почва
леньких китайцев.                                  для создания стартапов в данной обла-
   Знание того, какой уровень развития             сти.
технологии можно считать «достаточно                  Следует отметить, что развитие сфе-
хорошим», – ​один из ключевых момен-               ры искусственного интеллекта во мно-
тов при эффективной разработке нового              гом зависит от конкретных приложений.
продукта. Технология, которая достаточ-            Китайские венчурные фирмы, осущест-
но хороша, чтобы развлекать малолет-               вляющие инвестиции в технологии ИИ,
них детей, через несколько поколений               охотнее ориентируются на конечные
может оказаться столь же хорошей и для             применения, а не на разработку ИС для
взрослых. Действительно, в 1980-х гг.              ИИ. Это обусловлено тем, что рынок
появились портативные японские каль-               средств ИИ очень обширен и фрагмен-
куляторы на солнечных батареях, став-              тирован, ввиду чего мало какие реше-
шие первым дешевым и массовым то-                  ния уровня ИС могут удовлетворить его
варом фотовольтаики. Специалисты                   требованиям. Соответственно, требует-
по солнечным панелям рассматривали                 ся аппаратное обеспечение ИИ с учетом
эти калькуляторы как игрушки, но имен-             конкретных приложений. Кроме того,
но аморфный кремний – ​основной ма-                по оценкам специалистов, ИС, ориенти-
териал данных гаджетов – ​в конечном               рованные на системы ИИ, трудно мас-
итоге стал неотъемлемой составляющей               штабировать.

Yoshida Junko. China’s Big AI Plan: Do Toys Count, Too? EE Times, December 11, 2018: https://www.ee-
times.com/author.asp?section_id=36&doc_id=1334061

6    Зарубежная электронная техника, вып. 2 (6676) от 24.01.2019
ЭКСПРЕСС-ИНФОРМАЦИЯ ПО ЗАРУБЕЖНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКЕ - 76% 60% - ЦНИИ "Электроника
Прорывные технологии микро- и радиоэлектроники

Понятие точности
в процессе проектирования
и верификации ИС
Ключевые слова: абстракция, машинное обучение, правильность, предсказуемость, САПР,
технологический процесс.

     Точность – ​относительный термин, который на самом деле усложняет про-
  ектирование и верификацию. Машинное обучение заставляет электронную
  промышленность сталкиваться с подобными реалиями. В процессе разработки
  электронных систем возникает множество источников неточностей, преодоле-
  ние большинства из которых связано со сложными компромиссами. Неточности
  порой оказывают воздействие на конструкцию таким образом, о котором раз-
  работчик даже не догадывается. И даже лучшие из существующих способов
  предотвращения возникновения дефектов, неточностей и ошибок не помогают.
  Инструментальные средства САПР вносят свой вклад в «букет неточностей».

   По мере того как электронная про-           снижение правильности – ​приемлемый
мышленность все шире внедряет машин-           компромисс, который достигается путем
ное обучение, правильность (accuracy3)         абстракции и позволяет оценивать си-
становится одним из основных конструк-         стему в более широком контексте. Это
тивных соображений. Системы обучения           может привести к улучшению процесса
используют уровень точности, невоз-            проектирования и его большей предска-
можный при формировании логического            зуемости. Однако если снижение пра-
вывода на оконечных устройствах. Раз-          вильности приводит к плохим проектным
работчики сознательно вводят «непра-           решениям, такой подход становится не-
вильности» с целью снижения издержек.          приемлемым. Достоверность (fidelity) бо-
Требуется лучше понять смысл правиль-          лее важна, чем правильность.
ности, особенно в критических с точки             Абстракция – ​необходимый элемент
зрения безопасности приложениях, та-           при работе с большими моделями, по-
ких как автономное вождение.                   зволяющий выйти на обобщения, обе-
   Правильность часто путают с пред-           спечивающие возможность быстрого
сказуемостью (predictability) и воспро-        моделирования. При этом необходимо
изводимостью (repeatability), особенно         не допускать существенной потери точ-
когда речь идет о процессах. Например,         ности, которая может сказаться на ре-
в технологическом процессе разработки          зультатах моделирования (см. рисунок).

ОБЩИЕ ПОДХОДЫ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ
   Прежде чем рассматривать конкрет-           ния с плавающей запятой по своей сути
ные погрешности, присущие инструмен-           являются приближенными и не вполне
тальным средствам САПР или машинно-            предсказуемыми. Аналоговое проек-
му обучению, важно выявить неточности,         тирование, как и цифровое проектиро-
содержащиеся в математическом аппа-            вание и машинное обучение, завяза-
рате вычислительных средств. Вычисле-          но на данный вычислительный подход.

                Зарубежная электронная техника, вып. 2 (6676) от 24.01.2019    7
ЭКСПРЕСС-ИНФОРМАЦИЯ ПО ЗАРУБЕЖНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКЕ - 76% 60% - ЦНИИ "Электроника
Прорывные технологии микро- и радиоэлектроники
Источник: Semiconductor Engineering

                                         Высокая правильность     Низкая правильность     Высокая правильность     Низкая правильность
                                        Высокая прецизионность   Высокая прецизионность   Низкая прецизионность   Низкая прецизионность

                                      Графическое представление сочетаний правильности и прецизионности

                                      В последнее время корпорация Google                 проверка и моделирование становятся
                                      провела большую аналитическую рабо-                 все менее достижимыми. Существует
                                      ту по определению нового представле-                верхний предел правильности, обеспечи-
                                      ния величины с плавающей запятой для                ваемый моделями Liberty. Сами по себе
                                      машинного обучения. Выяснилось, что                 модели Liberty представляют собой аб-
                                      десятичное число 0,1 не имеет точного               стракцию моделей SPICE4 и по объему
                                      представления ни в двоичной системе                 составляют от 1 до 3% этих моделей –​
                                      представления данных, ни в системе чи-              в зависимости от технологического по-
                                      сел с плавающей запятой. Фактически                 коления и величин измерения.
                                      его значение – ​0,1000000000000000055                  Введение машинного обучения – ​либо
                                      511151231257827021181583404541015                   в технологическом процессе автоматизи-
                                      625. Кроме того, обычные математиче-                рованного проектирования, либо на ста-
                                      ские правила неприменимы к операциям                дии конечного применения – ​способ-
                                      с плавающей запятой, и в этом случае                ствует введению дополнительных видов
                                      операция (a+b)+c не обязательно даст                неправильности. Тем не менее машинное
                                      тот же результат, что операция a+(b+c).             обучение остается одним из способов
                                      В своих выводах специалисты корпора-                найти решения, близкие к оптимальным.
                                      ции Google не одиноки: многие разработ-             В основном оно сводится к аппроксими-
                                      чики инструментальных средств САПР                  рованию, и инструментальные средства
                                      утверждают, что данные средства никог-              САПР всегда использовали данный под-
                                      да еще не давали на 100% правильного                ход для поиска оптимальных решений.
                                      результата (да и возможен ли он?).                  При нахождении заранее заданных при-
                                         Основа большинства систем со-                    знаков осуществляется идентификация
                                      временной электроники – ​аналоговые                 и принятие решения. Аналогичные кон-
                                      схемы, либо непосредственно, либо                   цепции применимы ко многим областям
                                      как составная часть библиотек элемен-               использования, включая инструменталь-
                                      тов. Производительность, как правило,               ные средства САПР.
                                      представляет собой сложную функцию                     Неточность процесса обучения пре-
                                      большого числа взаимосвязанных пара-                вращает его в универсальную кривую
                                      метров. Ослабление контроля правиль-                подгонки – ​никогда не известно, ка-
                                      ности может привести к снижению на-                 кой набор весов окажется наилучшим.
                                      дежности системы в целом.                           Это особенно верно в случаях проблем
                                         По мере того как конструкции ИС бу-              с проектированием на физическом
                                      дут усложняться, число контрольных то-              уровне, когда, например, встает вопрос
                                      чек будет увеличиваться. Однако полная              об интеграции в систему источника пита-

                                      8    Зарубежная электронная техника, вып. 2 (6676) от 24.01.2019
Прорывные технологии микро- и радиоэлектроники

ния (с учетом срока службы). Имеют зна-      Перед фирмами-поставщиками ин-
чение и другие факторы, такие как на-     струментальных средств САПР встает
дежность, соответствие промышленным       задача поставки не только собственно
требованиям и факторам окружающей         инструментария, но и решений, кото-
среды.                                    рые позволят пользователям достичь
   Во многих случаях правильность свя-    необходимого уровня автоматизации
зана с другими особенностями конструк-    с требуемой правильностью. Даже фор-
ции, такими как объем памяти и требуе-    мальные инструменты, являющиеся
мая пропускная способность. Понимание     антитезой аппроксимации, способны
специфики конечного применения имеет      обеспечить строгие результаты, соот-
критически важное значение для опре-      ветствующие прагматическим потребно-
деления достаточного уровня правиль-      стям разработчиков интеллектуальной
ности выбора в конкретной ситуации.       собственности (СФ-блоков) и «систем-
При проектировании можно сэкономить       на-кристалле». В применениях, ориенти-
на пропускной способности или объеме      рованных на обеспечение безопасности,
памяти, но подобные компромиссы мо-       правильность формальных результатов
гут обернуться потерей правильности.      может зависеть от того, на каком этапе
   Неточные данные или неотлаженные       проектирования осуществляется анализ
процессы способны повлечь за собой        отказов, или того, какой тип анализа ис-
потерю правильности. Основная про-        пользуется.
блема в том, чтобы определить, когда         По мере усложнения электронных си-
это произойдет. Так, вождение в горо-     стем у разработчиков появляется жела-
де и в сельской местности сильно от-      ние перейти к более высокому уровню
личаются друг от друга, что наклады-      абстракции. При этом появляются более
вает отпечаток на процесс машинного       сложные процессы, возникают новые
обучения. Ограничения возможностей        явления, ранее считавшиеся неважны-
обучения в основном представлены не-      ми. Процесс формирования информа-
знакомыми ситуациями, решения для         ции о конструкции ИС невозможен без
которых еще не выработаны. В подоб-       временного анализа, оценки мощности
ных случаях, когда решения не явля-       и т. п. Разработчикам крупных ИС же-
ются рутинными, требуется творческий      лательно сосредоточиться на основных
подход, не связанный с экстраполяцией     моментах и абстрагироваться от дета-
прошлых событий. Для того чтобы по-       лей, но это не всегда удается. Проблема
нять, что представляет собой точность,    в возникновении дополнительных явле-
необходимо иметь возможность ее ко-       ний, таких как индуктивность. Следова-
личественной оценки. Соответственно,      тельно, выделение индуктивности и вза-
требуется достичь консенсуса в отноше-    имной индуктивности открывает «новое
нии методик и выработать новые необ-      измерение» проблем проектирования,
ходимые стандарты.                        которых ранее не наблюдалось.

ТОЧНОСТЬ МАШИННОГО ОБУЧЕНИЯ
   На этом проблемы при проектирова-      вающей запятой. Стоимость и точность
нии систем машинного обучения не за-      становятся основными факторами эф-
канчиваются. Так, может возникнуть        фективности машинного обучения. При
необходимость в введении дополни-         этом не важно, с какой конструкцией
тельных защитных полос частот. Другой     сталкивается разработчик – ​графи-
проблемой может стать невозможность       ческий процессор, центральный про-
нахождения оптимального решения.          цессор или вентильная матрица, про-
Все современные методы машинного          граммируемая пользователем (FPGA).
обучения опираются на операции с пла-     Правильность    конструкции    также

              Зарубежная электронная техника, вып. 2 (6676) от 24.01.2019    9
Прорывные технологии микро- и радиоэлектроники

очень важна, поскольку она представ-                    Вопрос о том, какая прецизионность
ляет собой элемент качества. Многие                  требуется для достижения определен-
встраиваемые и мобильные решения,                    ного уровня правильности, по-прежнему
ориентированные на формулирование                    открыт. При машинном обучении с ис-
логических выводов, требуют сопостав-                пользованием операций с плавающей
ления и перестройки исходной модели                  запятой возникает задача перехода
сети с исчисления в значениях с пла-                 к операциям с фиксированной запятой.
вающей запятой на операции с фикси-                  Для этого используется процесс кванто-
рованной запятой или даже с целыми                   вания, чтобы удостовериться, что часто-
числами, что требует дополнительного                 та допустимых ошибок не превышена.
согласования таких параметров, как                   Обычно приемлемой считается частота
стоимость, правильность и производи-                 ошибок менее 1%. Однако это во мно-
тельность.                                           гом зависит от конечного применения –​
   Бывают случаи, когда правиль-                     в ряде случаев даже 1% может оказать-
ность определяется архитектурным                     ся неприемлемо высоким значением.
выбором. Сегодня узкие места проек-                     Во многих современных исследова-
тирования переходят в область пере-                  ниях для операций умножения с нако-
мещения данных. В отрасли проделана                  плением (mutltiply/accumulate operation,
большая работа по улучшению вычис-                   MAC) используются вычисления в памя-
лений, но по-прежнему требуется при-                 ти, в большинстве из которых задейство-
нимать во внимание различные под-                    ваны аналоговые вычисления, что ска-
ходы. Если пропускная способность                    зывается на точности. Кроме того, такие
проектируемой системы недостаточна,                  вычисления могут изменяться из-за ус-
разработчики могут уменьшить степень                 ловий окружающей среды. Перед тем
правильности или использовать другие                 как эффективно разворачивать подоб-
подходы. В целях увеличения пропуск-                 ные системы, необходимо найти спосо-
ной способности памяти, снижения вре-                бы проводить анализ чувствительности
мени задержки и потребляемой мощ-                    этих функций, результатом чего, в свою
ности можно использовать технологии                  очередь, может стать более глубокое по-
сжатия данных.                                       нимание метрик правильности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
   Зачастую инструментальные сред-                   процессах. Машинное обучение выводит
ства создаются на основе неточной и не-              некоторые из этих проблем на передний
прогнозируемой числовой системы. Эти                 план, так как при разработке систем для
средства и лежащие в их основе кон-                  оконечных применений необходимо ак-
струкции настолько сложны, что разра-                тивно рассматривать возможность сниже-
ботчики должны учитывать вероятность                 ния уровня правильности (точности) для
неточностей в данных технологических                 обеспечения приемлемого уровня затрат.

Brian Bailey. The Cost of Accuracy. Semiconductor Engineering, December 13, 2018: https://semiengineer-
ing.com/the-cost-of-accuracy/

10    Зарубежная электронная техника, вып. 2 (6676) от 24.01.2019
Прорывные технологии микро- и радиоэлектроники

Перспективы и трудности
освоения чиплет-моделей
Ключевые слова: корпусирование, многокристальные разнородные модули, проектирование,
тестирование, чиплет.

     Идея объединения в одной конструкции разнородных модулей по принципу
  детского конструктора LEGO обсуждается почти десятилетие. До сих пор на ком-
  мерческом уровне этот подход сумела реализовать только корпорация Marvell,
  при этом исключительно для своих кристаллов ИС – ​в рамках архитектуры мо-
  дульного кристалла (MoChi). С тех пор началась реализация трех отдельных ини-
  циатив в этой области. Первая – ​под эгидой DARPA5. Вторая – ​«Международная
  маршрутная карта развития приборов и систем» (International Roadmap for Devices
  and Systems), реализуемая совместно IEEE6 и SEMI7. Третья осуществляется
  консорциумом фирм, включая Netronome, Achronix, Kandou Bus, GlobalFoundries,
  NXP, Sarcina Technology и SiFive. В Европе подобные работы ведутся, в частно-
  сти, Обществом Фраунгофера и CEA-Leti8.

   Органы государственного управле-           щение численности групп разработчиков
ния, промышленные группы и отдельные          с ~200 до 5–10 человек. При этом ком-
микроэлектронные корпорации начина-           мерческая эффективность подобного
ют концентрироваться вокруг различных         подхода должна быть доказана на опыте
чиплет9-моделей. Этим они стараются           не одной, а достаточно значительного
подготовить почву для нового этапа про-       числа фирм. С данной точки зрения се-
ектирования сложных кристаллов ИС,            рьезную проблему представляет обеспе-
которые можно будет быстрее и проще           чение достаточной последовательности
создавать с использованием стандарти-         и гибкости в рамках глобальной цепочки
зированных интерфейсов и компонентов.         поставок, причем экономически эффек-
   Корпорация Marvell представила свою        тивным способом.
архитектуру MoChi три года назад. Раз-           Реальная ценность заключается в соз-
работка призвана решить проблему, свя-        дании каталога чиплетов, обеспечиваю-
занную с ростом издержек дальнейше-           щего отслеживаемость поставок ИС и то,
го масштабирования ИС, постоянными            какие проблемы возникли перед людьми,
изменениями в области алгоритмов ИИ           работавшими с данным воплощением
и появления новых рынков наподобие си-        интеллектуальной собственности – ​как
стем автономного вождения и сетей 5G.         в аппаратной, так и в программной вер-
   Создание новых структур проекти-           сиях. Также в подобных случаях должны
рования и достижение в связи с этим           учитываться соображения безопасности,
определенного уровня стандартизации           так как некоторые группы разработчиков
может оказаться полезным с точки зре-         или пользователей имеют доступ к опре-
ния снижения издержек проектирования          деленной интеллектуальной собствен-
и сокращения длительности его цикла.          ности. Соответственно, все подобные
Задача – ​принципиальное снижение за-         аспекты должны переводиться в системы
трат на внедрение инноваций, избежа-          управления данными, отслеживающие
ние однотипных и постоянных ошибок            правильность и законность использова-
проектирования, а кроме того – ​сокра-        ния интеллектуальной собственности.

12    Зарубежная электронная техника, вып. 2 (6676) от 24.01.2019
Прорывные технологии микро- и радиоэлектроники

                                                       4 или 8 ядер емкостью 32 или 64 байта

                                                          Центральный   Графический                  LTE-модем
                                      ДОЗУ с высокой       процессор     процессор                     MoChi
                                        пропускной
                                       способностью
                                          (FLC*)
                                                              Прикладной
                                                                                                    WiFi
                                                            процессор MoChi
                                                                                                   MoChi
                                         2×2 Гбайт

                                                                                                                 Источник: Marvell
      Модуль прикладного процессора MoChi                     Твердотельная
      Многокристальный модуль прикладного                   (основная) память             Межсоединения MoChi
      процессора MoChi и ДОЗУ
      Конструкция FLC позволяет сократить число                8/16/32 Гбайт
      выводов, упрощая проектирование печатной платы

Рисунок 1. Пример схемы MoChi для смартфона

* FLC (Final-Level Cashe) – ​архитектура кэша финального уровня корпорации Marvell.

ПРЕДСТОЯЩИЕ ТРУДНОСТИ
   Создание инфраструктуры, состо-                                  (180, 40 и 28 нм). Но все подобные кон-
ящей из нескольких компаний, разра-                                 струкции были заказными, и кристаллы
батывающих СФ-блоки физического                                     разрабатывались специально для со-
уровня, – ​задача нетривиальная. Допол-                             вместной работы. Отмечается, что, если
нительно она усложняется тем, что ИС                                делать их более стандартизированными,
могут разрабатываться фирмами, рас-                                 они не будут адаптированы друг к другу.
положенными в разных странах и даже                                    Существуют и другие проблемы
регионах. Помимо языковых трудностей,                               в случае отношений более чем с одним
часто возникающих в подобных случаях,                               поставщиком. К ним относится, в част-
обеспечение адекватного определения                                 ности, своевременность поставок. Кроме
показателей надежности, безопасности,                               того, некоторые пластины со сформиро-
электростатических явлений и явлений                                ванными кристаллами ИС при поставке
эффектов близости10 для некоторых при-                              могут подвергнуться загрязнению, что
менений может потребовать большей                                   поставит под вопрос возможность при-
точности, чем для других. Это особен-                               менения таких микросхем. Тогда одной
но верно для применений, критических                                из основных проблем становится гра-
с точки зрения безопасности, а также                                ница раздела между кристаллами ИС,
в случаях, когда при создании кристалла                             а второй – ​секционирование.
ИС используются компоненты, реализуе-                                  При разработке архитектуры чипле-
мые по новейшим (минимальным) топо-                                 тов возникает проблема разделения
логическим нормам.                                                  СФ-блоков и создания такой архитекту-
   Каждый раз, когда в конструкцию до-                              ры, которая позволит это осуществить.
бавляется новое устройство (прибор),                                Для переключателей или центральных
ее сложность возрастает в 2–3 раза.                                 процессоров главная проблема – ​вре-
Так, например, специалисты корпора-                                 мя ожидания компонентов, а следую-
ции DELTA Microelectronics изготавлива-                             щая по значимости – ​внедрение новой
ли двукристальные модули, в которых                                 архитектуры в производство. Создать
могли использоваться кристаллы, реа-                                интеллектуальную собственность, рабо-
лизованные по различным топологиям                                  тающую в демонстрационном режиме,

                   Зарубежная электронная техника, вып. 2 (6676) от 24.01.2019    13
Прорывные технологии микро- и радиоэлектроники

                           легко, но для создания интеллектуаль-                              Так, разрабатываемые СФ-блоки долж-
                           ной собственности, отвечающей произ-                               ны пройти тестирование на электроста-
                           водственным требованиям, требуется                                 тический разряд, работу в горячих, хо-
                           значительно больше усилий и времени.                               лодных и изменяющихся процессах.

                           УСКОРЕНИЕ ПРОЦЕССА КОРПУСИРОВАНИЯ
                               Хотя при проектировании чиплетов                               рокое применение данного метода кор-
                           много внимания уделяется сокраще-                                  пусирования только начинается. Пока
                           нию времени вывода изделий на рынок                                существует мало реализаций многокри-
                           и приведение их в соответствие с требо-                            стальных решений – ​из-за их высокой
                           ваниями заказчика, существует и необ-                              стоимости.
                           ходимость корпусирования, в том числе                                 Следующим этапом станет добавление
                           с использованием методик разветвле-                                воспроизводимости – ​при этом, вероятно,
                           ния. Одна из крупных проблем в этом                                потребуются новые подходы. Над одним
                           плане – р ​ азмещение кристалла.                                   из таких подходов работает фирма Brewer
                               Чиплеты концептуально хорошо под-                              Science, использующая в своих шабло-
                           ходят для решений с разветвлением, на-                             нах тонкую пленку в качестве трафарета.
                           подобие архитектуры EMIB11 корпорации                              Трафарет позволяет значительно снизить
                           Intel, но осуществить это не так просто.                           проблемы с перемещениями кристалла,
                           Применение современных технологий                                  отказаться от использования интерпозера
                           с разветвлением и других перспектив-                               и смеси пресс-формы из эпоксидной смо-
                           ных подходов требует точного размеще-                              лы при формировании полостей в крем-
                           ния кристалла ИС на подложке и исполь-                             нии. Таким образом, уменьшаются угрозы
                           зования слоя перераспределения.                                    деформации – ​подход с использованием
                               Хотя подход fan-out уже использует-                            чиплетов оказывается более модульным
                           ся в массовом производстве, особенно                               и помогает сократить механические уси-
                           в смартфонах, основанных на архитек-                               лия, прикладываемые к разным частям
                           туре InFO12 корпорации TSMC, более ши-                             формируемой структуры.

                                              Носитель                             Носитель                                 Носитель

                                   Нанесение разделительного слоя    Нанесение отверждаемого клеевого слоя      Ламинирование трафарета кристалла
                                            на носитель                                                         для исправления ошибок, внесенных
                                                                                                                    нанесением защитного слоя

                                              Носитель                             Носитель                                 Носитель

                                      Перераспределение слоев         Заполнение зазора между кристаллом        Размещение кристалла на трафарете
                                                                         и трафаретом корректирующим              и отверждение липкой подложки
                                                                            полимерным материалом                          нагреванием
Источник: Brewer Science

                                                                       Если открытие шаблона осуществляется методом лазерного сверления,
                                                                           глубина может быть подстроена под кристаллы разной высоты
                                                                                   для создания планарной верхней поверхности
                                              Носитель

                                   Разделение кристалла и носителя

                           Рисунок 2. Концепция формирования ИС с использованием чиплетов

                           14    Зарубежная электронная техника, вып. 2 (6676) от 24.01.2019
Прорывные технологии микро- и радиоэлектроники

КТО И ЧТО ДЕЛАЕТ?
    Программа CHIPS («Стратегии об-        ворение требований заказчиков, подход,
щей гетерогенной интеграции и повтор-      при котором интеллектуальная собствен-
ного использования интеллектуальной        ность независимых поставщиков будет
собственности») получила поддержку         способствовать окончательному форми-
в сфере гражданских, военных и ави-        рованию конечных решений, при этом
ационных применений от таких фирм,         обеспечивать результат на более пред-
как Boeing, Lockheed, Northrop Grumman,    сказуемом уровне. Разработчикам также
Intel, Micron, Cadence и Synopsys. SEMI    потребуются знания не только в области
и IEEE также сформировали совместную       ИИ, сетей и проблем обеспечения без-
маршрутную карту с целью ускорения         опасности данных, но и в области про-
интеграционных процессов, а корпора-       блемно-ориентированных языков. В на-
ция Mentor, входящая теперь в конгломе-    стоящее время, в условиях получения
рат Siemens, создала технологический       СФ-блоков от различных поставщиков,
процесс корпусирования для их обеспе-      необходимо ориентироваться на необ-
чения.                                     ходимые для создания гибких инструк-
    Тем не менее превращение нового        ций топологии. По мере того как в одной
изделия в массово производимый ком-        конструкции интегрируется все большее
мерческий продукт занимает много вре-      число кристаллов, увеличивается важ-
мени. Кроме того, в настоящее время        ность оценки их правильности, так как
нет определенных протоколов для меж-       один негодный чиплет может привести
кристальной связи. Протоколы, исполь-      к отказу всей конечной системы. Не сле-
зуемые для автономных приборов, могут      дует забывать, что кристаллы ИС или
использоваться и для межкристальной        модули могут повреждаться при корпу-
связи, но это решение неоптимально         сировании, тестировании или даже при
и способно вызвать существенные по-        транспортировке, соответственно, цена
тери на уровне времени ожидания. Чип­      повреждений возрастает с увеличени-
леты могут стать выходом из данной         ем числа используемых в конечной кон-
ситуации, но для этого необходима их       струкции кристаллов ИС.
стандартизация. Целью разработчиков           Сейчас акцент делается на исполь-
должно стать не лучшее определение         зование более миниатюрных корпусов
характеристик, а достижение большей        и межсоединений. В связи с этим харак-
функциональной совместимости (инте-        теристики чиплетов должны определять-
роперабельности), когда стандартизи-       ся на уровне тех же самых плотностей
рованная продукция сможет обеспечить       размещения элементов и их возможных
надежное взаимодействие чиплетов           взаимодействий, которые определяют-
в рамках комплексных решений. Для это-     ся используемыми инструментальными
го потребуется создание новых стандар-     средствами проектирования, библиоте-
тов и методологий сертификации совме-      ками элементов и т. п.
стимости. В противном случае каждое           Инструментальные средства проек-
комплексное решение будет нуждаться        тирования при их правильном выборе
в значительных объемах проектно-кон-       и настройке могут способствовать сни-
структорских разработок при выполне-       жению числа ошибок, возникающих при
нии конкретного заказа.                    создании новых систем, особенно когда
    Все это требует новых знаний в пред-   их сложность превышает способность
метной области, итогом получения кото-     человеческого мозга отображать все
рых может оказаться изменение правил       возможные взаимодействия при проек-
игры на самых разных уровнях. Движу-       тировании одновременно в нескольких
щим фактором станет массовое удовлет-      измерениях. При этом в зависимости

             Зарубежная электронная техника, вып. 2 (6676) от 24.01.2019    15
Прорывные технологии микро- и радиоэлектроники

                                                                                               Проволочные соединения
                                                                                                    интерпозера

                                        Чиплет 1

                                                                                                                        Проволочные
                                                                                                                         соединения
Источник: Georgia Tech

                                                                                                                           чиплета

                                        Чиплет 2
                                                                                             Кремниевый интерпозер

                         Рисунок 3. Чиплеты, соединенные с интерпозером

                         от конкретного случая инструменталь-                  ся сравнительно недавно, мало изучены.
                         ные средства проектирования могут об-                 Считается, что их использование в цен-
                         уславливать выбор применяемых мето-                   трах хранения и обработки данных или
                         дологий и наоборот.                                   средствах связи может способствовать
                            Как бы то ни было, после создания                  значительному увеличению производи-
                         основы проектирования новой систе-                    тельности, снижению времени задерж-
                         мы разработчик оказывается свободен                   ки, сокращению тепловыделения. Когда
                         в своих действиях по уточнению про-                   будут достигнуты реальные результаты,
                         цесса, сокращению издержек проекти-                   пока сказать трудно. Тем не менее весь
                         рования и производства, эксперимен-                   2018 г. перспективность фотоники при
                         тированию с новыми возможностями,                     изготовлении чиплетов неоднократно об-
                         например по использованию межкри-                     суждалась в ходе многочисленных дис-
                         стальных фотонных связей. В настоящее                 куссий в рамках различных научно-прак-
                         время фотонные технологии, появившие-                 тических конференций, выставок и т. п.

                         ЗАКЛЮЧЕНИЕ
                            Коммерчески широкая доступность                    водниковой промышленности рассматри-
                         чиплетов, видимо, будет обес­печена че-               вают чиплеты как одно из перспективных
                         рез несколько лет. Сейчас они исполь-                 направлений развития отрасли. При этом
                         зуются в ограниченных применениях,                    для решения возникающих вопросов по-
                         но большинство специалистов полупро-                  требуются усилия многих фирм.

                         Sperling Ed. Getting Down to Business on Chiplets. Semiconductor Engineering, November 26, 2018: https://
                         semiengineering.com/semiconductor-industry-getting-serious-about-chiplets/

                         16    Зарубежная электронная техника, вып. 2 (6676) от 24.01.2019
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА

Ожидания корпорации
Mellanox Technologies в сфере
облачных сред на 2019 г.
Ключевые слова: аппаратное обеспечение, инфраструктура, облачная среда, программное
обеспечение, язык программирования.

     Специалисты корпорации Mellanox Technologies (г. Саннивэйл, шт. Калифор-
  ния, США; г. Йокнеам, Израиль) оценили перспективы развития облачных сред
  в 2019 г. Рассматривалась ситуация не только в сфере облачных услуг и инфра-
  структуры, но и в полупроводниковой промышленности. Также были оценены
  некоторые типы аппаратного обеспечения.

ОБЩАЯ СИТУАЦИЯ В ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ
   Закон Мура будет официально объ-           никационных сетей будет развиваться
явлен мертвым. И убьют его не физи-           быстрее рынка компьютеров, объединя-
ческие законы, а экономика. Ввиду того        емых этими сетями.
что повышение быстродействия компью-             В 2019 г. ожидается следующая вол-
теров замедляется, критическим факто-         на сделок слияния и поглощения стоимо-
ром соединения кластеров из сотен или         стью в миллиарды долларов. Некоторые
тысяч вычислительных устройств станут         из них могут оказаться неожиданными,
сети с увеличенной пропускной способ-         так как вероятно поглощение крупных
ностью. В результате рынок высокопро-         фирм более мелкими (при сторонней
изводительных компьютерных и комму-           поддержке).

ПРОДОЛЖИТСЯ РАСПРОСТРАНЕНИЕ ПРОБЛЕМНО-
ОРИЕНТИРОВАННЫХ ЯЗЫКОВ И ПРОЦЕССОРОВ
   Без устойчивого повышения произ-           структуры типа Spark и TensorFlow, ори-
водительности центральных процессо-           ентированные на область больших дан-
ров будет трудно повышать производи-          ных, искусственного интеллекта и ма-
тельность прикладного программного            шинного обучения.
обеспечения, написанного на стандарт-            Под эти новые языки и объектные
ных языках общего назначения. Таким           структуры во все большей мере будут
образом, стимул к развитию и распро-          оптимизироваться специализированные
странению получат языки и объектные           аппаратные ускорители. Задачей подоб-

18    Зарубежная электронная техника, вып. 2 (6676) от 24.01.2019
Вычислительная техника

ного специализированного аппаратного          рения работы и обеспечения достаточ-
обеспечения будет выбор правильного           ной гибкости для работы в среде быстро
класса рабочих нагрузок с целью уско-         развивающегося ПО.

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СЕТЕВЫЕ ИНТЕРФЕЙСНЫЕ
ПЛАТЫ СТАНУТ ОБЩЕПРИНЯТЫМИ
   Первое поколение интеллектуальных             Спрос на облачные услуги без сервер-
сетевых интерфейсных плат (SmartNIC)          ной визуализации (bare-metal cloud) и обес­
было представлено ранними проблемно-          печение безопасности будет стимулиро-
ориентированными процессорами, пред-          вать использование в программируемых
назначенными для ускорения работы             SmartNIC-адаптерах программно-опре-
в сети, средств и систем хранения дан-        деляемой функциональности – ​вместо
ных и обеспечения безопасности. В на-         того чтобы еще больше обременять и без
стоящее время эти SmartNIC становятся         того дорогие и перегруженные централь-
сопроцессорами инфраструктуры вво-            ные процессоры серверов общего назна-
да–вывода.                                    чения.

2019-Й СТАНЕТ ГОДОМ МУЛЬТИОБЛАЧНЫХ СРЕД
   Потребители в настоящее время со-          средами. Для обеспечения возможности
средоточены на способах простого и без-       подключаемости в нескольких «облаках»
опасного соединения их собственных            критическими факторами станут «пуле-
частных «облаков» с общедоступными            непробиваемая»13 безопасность и тех-
облачными средами. Будет усиливаться          нологии межсоединений центров об-
связь этих гибридных «облаков» с не-          работки и хранения данных (data center
сколькими общедоступными облачными            interconnect, DCI), такие как Ethernet VPN.

СИТУАЦИЯ В ОБЛАЧНЫХ СРЕДАХ
  Поставщики облачных услуг продол-           вом рынке облачной IT-инфраструктуры
жают наращивать свою долю на миро-            по сравнению с традиционными корпо-

                %
          100
           90
           80
           70
           60
                                                                                            Источник: International Data Corp.

           50
           40
           30
           20
           10
            0
                    2016   2017    2018      2019     2020      2021     2022

Прогноз структуры мирового рынка облачной ИТ-инфраструктуры по типу развертывания в 2016–
2022 гг.

                Зарубежная электронная техника, вып. 2 (6676) от 24.01.2019    19
Вычислительная техника

ративными центрами обработки и хра-                     Рост в сфере облачных услуг не рав-
нения данных (ЦОД) (см. рисунок).                    номерен – ​ведущие поставщики, такие
Правда, темпы увеличения этой доли                   как Alibaba, Microsoft и Google, демон-
замедляются. При этом доля частных                   стрируют темпы развития, превышаю-
облачных сред увеличивается меньши-                  щие темпы развития рынка в целом. При
ми темпами, чем доля общедоступных                   этом безусловным лидером остается
облачных сред.                                       корпорация Amazon.

ДИСКОВОДЫ НА ОСНОВЕ ЭНЕРГОНЕЗАВИСИМОЙ
ПАМЯТИ УСИЛЯТ КОНКУРЕНЦИЮ С SAS14 И SATA15
   Возможно, по итогам 2018 г. дис-                  вать ускорению роста продаж NVM-
ководы на основе энергонезависимой                   дисководов. Средства хранения данных
памяти (NVM) смогут достичь парите-                  с увеличенным быстродействием требу-
та по доходам от продаж с аппаратным                 ют наличия сетей с расширенной про-
обес­печением SAS и SATA. Предпола-                  пускной способностью. Соответственно,
гается, что доступность интегрирован-                рост использования флэш-накопителей
ных однокристальных контроллеров                     ускорит освоение соединяемости с про-
и массивов NVM, полностью состоящих                  пускной способностью 25, 100 и даже
из флэш-памяти, будет способство-                    200 Гбит/с.

ПОСТОЯННАЯ ПАМЯТЬ ПО-ПРЕЖНЕМУ
ОСТАНЕТСЯ ТЕХНОЛОГИЕЙ БУДУЩЕГО
   В течение многих лет постоянная па-               ласти ПО, высокими издержками и жест-
мять рассматривалась как технология                  кой конкуренцией.
будущего, и в 2019 г. ситуация не изме-                 Крупные поставщики флэш-памяти
нится. В данном случае под постоянной                уже отреагировали на эту перспективу,
памятью имеются в виду энергонезави-                 сократив время ожидания своих твердо-
симые схемы, обладающие быстродей-                   тельных накопителей (SSD), что сужает
ствием СОЗУ и энергонезависимостью                   область преимуществ новых технологий
флэш-памяти. Прогнозируемый техноло-                 энергонезависимой памяти. Более того,
гический прорыв не будет реализован,                 требуемые для нового класса энергоне-
сроки появления образцов этой памяти                 зависимой памяти крупные изменения
отодвинутся на год или два. Это объяс-               в области ПО также будут замедлять ос-
няется существенными барьерами в об-                 воение постоянной памяти.

Deierling Kevin. 7 Cloud Predictions for 2019. EE Times, December 18, 2018: https://www.eetimes.com/au-
thor.asp?section_id=36&doc_id=1334090

20    Зарубежная электронная техника, вып. 2 (6676) от 24.01.2019
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Полимерные материалы:
массовое внедрение на рынок
в секторе передовых
технологий корпусирования
Ключевые слова: 3D-TSV, бензоциклобутен, полимерные материалы, платформы корпусирования,
полиимид, полибензоксазол.

      В настоящее время наблюдается тенденция к увеличению спроса на поли-
  мерные материалы, применяемые в перспективных методиках корпусирования
  (в т. ч. на уровне пластины). Потенциальные возможности применения полимер-
  ных материалов, таких как бензоциклобутен, полиимид, полибензоксазол, име-
  ющих ряд преимуществ перед другими материалами, могут в дальнейшем при-
  вести к значительным изменениям на рынке. Специалисты исследовательской
  фирмы Yole Développement (г. Лион, Франция) предполагают, что рынок поли-
  мерных материалов в ближайшие пять лет может удвоиться.

   Движущие факторы развития пер-             ладают более высокими требованиями
спективных технологий корпусирова-            к уровню интеграции. Все это ведет к ро-
ния – ​дальнейшая миниатюризация              сту спроса на современные материалы
и увеличение функциональных возмож-           с улучшенными параметрами.
ностей ИС и многокристальных моду-               Полимерные материалы (благодаря
лей, мегатенденции в области развития         их превосходным электрическим, хи-
искусственного интеллекта, сетей 5G,          мическим и механическим свойствам)
дополненной и виртуальной реально-            уже применяются в крупносерийном
сти. Новые приборы, системы и сред-           производстве на некоторых этапах пер-
ства стимулируют появление и развитие         спективных процессов корпусирования
следующего поколения перспективных            и будут все чаще применяться по мере
платформ корпусирования, таких как FO         наращивания функциональных возмож-
WLP16 с высокой плотностью размещения         ностей в этой области. Продажи поли-
элементов, 3D-этажированная память            мерных материалов для корпусирования
с технологией TSV17, корпусирование со-       в 2018 г. превысили 700 млн долл. (в ос-
размерно кристаллу на уровне пластины         новном за счет диэлектрических мате-
(WLCSP) и корпусирование с использо-          риалов), а в 2023 г. достигнут ~1,3 млрд
ванием метода перевернутого кристал-          долл., при этом среднегодовой темп ро-
ла. Также используется технология пла-        ста в сложных процентах (CAGR) за про-
стинного монтажа18. Эти платформы уже         гнозируемый период в целом составит
достигли нового уровня сложности и об-        12% (рис. 1). Рост продаж полимерных

              Зарубежная электронная техника, вып. 2 (6676) от 24.01.2019    21
Перспективные материалы

                                              Общий рынок полимерных материалов для перспективных методик корпусирования на уровне пластины

                                              Диэлектрические материалы                    Фоторезисты
                                                                                                                                                                                       ~1,3 млрд долл.
                                              Формовочные материалы                        Материалы для временного
                                                                                           соединения

                                              Прокладочные материалы
                                                                                                                                                                       ~61 млн долл.

                                                                                                                                       >600 млн долл.
Перспективные материалы

                                               Разбивка по функциям полимерных материалов
                                                                                                                                  Сети
                                                                                                                Центры хранения   и средства
                                                                                                                                  5G            2,5D-интерпозер
                                                                                                                и обработки
                                                                                                                данных (ЦОД)
                                                                                Дополненная     Искусственный
                                                                                и виртуальная   интеллект
                                                                                реальность
 Доход от продаж, млн долл.

                                                                                                                                               2,5D-интерпозер
                                                                                                     Умные
                                                                             Передовые
                                                                                                     автомобили
                                                                             мобильные
                                                                             технологии

                                                                                                                                                                  Источник: Yole Développement
                              Диэлектрики   Материалы    Формовочные массы     Фоторезисты       Материалы для формирования временных
                                            подкладок                                            соединений
                                            и прослоек

Рисунок 2. Перспективы развития рынка полимерных материалов для современных методик корпу-
сирования в период 2018–2023 гг.

ко лет эти материалы привлекли к себе                                                     тельными. Полибензоксазол, благодаря
значительный интерес в области микро-                                                     его однородности с точки зрения капле-
электроники, а также внесли серьезный                                                     образования, – ​привлекательный выбор
вклад в развитие перспективных мето-                                                      для толстых слоев RDL (в диапазоне
дик корпусирования за счет новых функ-                                                    толщины выше 10 мкм). Кроме того, вы-
циональных возможностей.                                                                  явлено, что благодаря использованию
   Поставщикам услуг корпусирования                                                       полибензоксазола значительно умень-
доступно большое разнообразие поли-                                                       шаются деформация и напряженность,
мерных материалов: полиимид, полибен-                                                     особенно для пластин большого диаме-
зоксазол, бензоциклобутен, эпоксидные                                                     тра (300 мм).
смолы, силиконы и акрил, свойства ко-                                                        В основе формовочных масс, исполь-
торых определяются их диэлектриче-                                                        зуемых только для FO WLP, лежит эпок-
ской проницаемостью, температурой                                                         сидная смола. Во избежание проблем
отверждения, напряженностью и т. д.                                                       деформации пластины, вызванных не-
Сегодня полимерные материалы уже                                                          соответствием значений коэффициента
используются в рамках перспективных                                                       линейного теплового расширения (CTE)
методик корпусирования при формиро-                                                       формовочной массы и кремниевой под-
вании слоя перераспределения (RDL19),                                                     ложки, значение CTE должно быть мини-
формировании контактных столбиков                                                         мальным. Кроме того, высокая адгезия
и металлизации под контактным стол-                                                       между полимерным формовочным мате-
биком (UMB20), формировании TSV,                                                          риалом и RDL делает необходимым те-
в операциях сборки различного уров-                                                       стирование на надежность.
ня, а также при формировании посто-                                                          С технической точки зрения среди
янных или временных соединений. Ма-                                                       материалов, применяемых для FO WLP,
териалы на основе полиимида чаще                                                          доминируют жидкие формовочные со-
всего используются для пассивации                                                         ставы. Представляется, что в дальней-
RDL, а также для повторной пассивации                                                     шем перспективными могут стать грану-
UBM – ​здесь они являются предпочти-                                                      лированные формовочные составы.

                                     Зарубежная электронная техника, вып. 2 (6676) от 24.01.2019    23
Перспективные материалы

                                  Материалы, предназначенные для                                                                                    и надежности, формирования метал-
                               формирования временных соединений,                                                                                   лических столбиковых выводов и кон-
                               отличаются не только по функциональ-                                                                                 тактных площадок, размера кристал-
                               ности – ​важно, в какой из перспективных                                                                             ла и используемого топологического
                               платформ корпусирования они приме-                                                                                   уровня технологического процесса.
                               няются. Например, выбор подходящего                                                                                  Для стандартных процессов сборки
                               временного связующего материала для                                                                                  в корпус с матричным расположением
                               FO WLP зависит от собственно формо-                                                                                  шариковых выводов (BGA) и корпуси-
                               вочной массы с точки зрения механи-                                                                                  рования соразмерно кристаллу (CSP)
                               ческого напряжения, CTE, теплопрово-                                                                                 в основном используется капиллярная
                               дности, сдвига кристалла и деформации                                                                                прослойка (CUF). При этом из-за даль-
                               пластины, в то время как топография                                                                                  нейшей миниатюризации уже появи-
                               и обработка после склеивания (соеди-                                                                                 лась новая опция – ​пластины с пред-
                               нения) представляют собой основные                                                                                   варительно нанесенным прослоечным
                               проблемы для 3D-этажированных при-                                                                                   материалом, на которые предъявляется
                               боров по технологии TSV (здесь обычно                                                                                высокий спрос со стороны поставщиков
                               используются термопласты или термо-                                                                                  услуг корпусирования с высокой плот-
                               реактивные пластмассы). В настоящее                                                                                  ностью расположения элементов (на-
                               время ведется оценка альтернативных                                                                                  пример, FO WLP и графические процес-
                               решений – ​например, полиимида и по-                                                                                 соры), а также со стороны приложений,
                               либензоксазола, но тут еще предстоит                                                                                 требующих большого размера кристал-
                               преодолеть некоторые проблемы с со-                                                                                  ла – ​в диапазоне 30×30 мм2 (тогда как
                               вместимостью при очистке и удалением                                                                                 CUF гораздо выгоднее для небольших
                               отработанных материалов.                                                                                             кристаллов 10×10 мм2).
                                  В плане материалов для подкладок                                                                                     Таким образом, выбор правильного
                               и прослоек выбор конкретного реше-                                                                                   полимерного материала во многом зави-
                               ния и метода зависит от множества                                                                                    сит от технических характеристик, свя-
                               параметров: конечного применения,                                                                                    занных с функциональными требовани-
                               требований к термической стойкости                                                                                   ями и стоимостью (рис. 3).

                                            Функции
                                           материала                                   Уровень этапа процесса                              Роль                  Перспективная платформа корпусирования

                                                                                     Слой перераспределения
                                                                                                                                                                                                     2,5D-интерпозер
                                                                                Формирование металлических контактных
                                                                                                                                    Формирование
                                         Фоторезисты                              столбиков и металлизации под ними                   структуры

                                                                                                           TSV

                                 Материалы для постоянного               Уровень сборки «кристалл ИС на пластину»                 Механическая поддержка
                                   соединения элементов
                                         этажерок                           Уровень сборки «пластина на пластину»                     Миниатюризация

                                 Материалы для формирования временных
                                  соединений и разъединения временных
                                                                            Прикрепление и отсоединение носителя                           Обработка                                                         2,5D-
                                                                                                                                  и манипулирование пластинами                                            интерпозер
                                      соединений и склеенных слоев             от полупроводникового прибора

                                  Материалы формирования подкладок      Формирование металлических контактных    Кристалл ИС                                                                                 2,5D-
Источник: Yole Développement

                                             и прослоек                   столбиков и металлизации под ними      на пластину      Механическая поддержка                                                  интерпозер

                                                                                     Слой перераспределения                              Пассивация

                                                                                Формирование металлических контактных столбиков
                                         Диэлектрики                                       и металлизации под ними
                                                                                                                                        Репассивация

                                                                                                           TSV                            Изоляция

                                    Формовочная масса                                            Герметизация                     Восстановленные пластины

                               Рисунок 3. Распределение полимерных материалов с различными функциональными возможностя-
                               ми по перспективным методикам корпусирования

                               24    Зарубежная электронная техника, вып. 2 (6676) от 24.01.2019
Вы также можете почитать