СМИ о деятельности РОСНАНО

Последние события и самая актуальная информация о деятельности РОСНАНО

На чем стоит цифровизация: оптоволокно, микропроцессоры и память

02 июня 2020

Андрей Велесюк / Иллюстрации: Ксения Форбендер
В последние годы активно заговорили о необходимости комплексной цифровой трансформации экономики и социальной сферы России. Мировая пандемия коронавируса резко ускорила этот процесс и одновременно вскрыла существующие проблемы в хардверной части. Для успешной цифровизации потребуются такие малопонятные элементы, как энергонезависимая память, интегральные схемы и оптоволокно. Вместе с РОСНАНО мы собрали несколько примеров отечественных компаний, которые создают инфраструктуру для «цифры», и постарались объяснить, почему это так важно.

Пандемия и новые требования к инфраструктуре

COVID-19 показал слабые места, так или иначе связанные с «железом».

Главная сложность, с которой столкнулись IT-службы с наступлением пандемии, — массовый спрос на новые сервисы. Все необходимые решения уже давно были готовы: цифровая подпись, VDI-инфраструктура (виртуальные рабочие столы), сервисы по защите удаленного доступа и VPN-сети. Однако в конце марта потребовалось резко все это масштабировать. «Ситуация, когда в нашей VPN-сети сидят одновременно 10 тыс. человек и никуда не выходят, оказалась даже для нашей компании в новинку», — рассказывает директор по стратегическому маркетингу сервисов компании «Яндекс» Андрей Себрант.

COVID-19 показал слабые места, так или иначе связанные с «железом». «Мы неожиданно оказались в ситуации, когда школьники оказались дома, и наши образовательные продукты, которые внедрялись медленно и пошагово, стали резко востребованы всеми. Нас ждало неприятное открытие — в стране существует сильное неравенство доступа в интернет и во многие населенные пункты нормальный интернет до сих пор не дошел», — говорит Андрей Себрант.

Нынешнюю ситуацию он сравнивает с масштабным тестом готовности всей системы к переходу в онлайн. И как это обычно бывает при тестировании — полезли баги. В первую очередь, выяснилось, что те, кто работает на рынке В2С, не всегда знают IT-возможности своего конечного потребителя. Например, во многих российских домах до сих пор элементарно нет компьютеров.

В отчете IDC «Итоги 2019 года на российском рынке ПК» утверждают, что в 2019 году «сегмент потребительских устройств переживал не лучшие времена». По данным аналитиков, и без того ненасыщенный российский рынок персональных компьютеров сократился на 7,8%, до 5,34 млн штук, по сравнению с предшествующим годом. Позитивную динамику отмечали только в коммерческом сегменте благодаря большому количеству проектов и обновлению ПК на фоне завершения поддержки Windows 7. По данным GfK, на 12 неделе 2020 года (период с 16 по 22 марта) продажи ноутбуков подскочили более чем вдвое по сравнению с аналогичным периодом прошлого года. Представитель Acer также подтвердил, что весной возник ажиотажный спрос и бизнесу не хватило «практически сотни тысячи устройств».

Другой вопрос — проблема последней мили: зачастую в стране не хватает широкого канала к конечному устройству. В Москве у пользователей есть доступ к технологии GPON, по которой в квартиру заводят оптоволоконный кабель с максимальной пропускной способностью до 1Гбит/с. Однако в остальной части России ситуация менее радужная. По информации МГТС, в крупных российских городах, таких как Челябинск или Миасс, количество абонентов GPON исчисляется десятками тыс., а в Санкт-Петербурге — сотнями тыс. человек.

Последняя миля — это канал для связи, который соединяет оборудование пользователя с магистральными путями провайдера.

Удаленная работа в пандемию

  • 31% опрошенных не нравится удаленно работать дома 
  • 44% не нравится домашняя мебель, отсутствие рабочих столов и стульев 
  • 23% сказали, что неудобно работать из-за низкой скорости домашнего интернета 
  • 8% пожаловались на перебои мобильной связи 
  • 11% компаний готовы оплатить интернет и мобильную связь

Источник: опрос Headhunter

«Я знаю, что во время самоизоляции многие задумались о целесообразности возвращения в офис, — им психологически комфортнее на природе. С другой стороны, школьники в деревнях получили доступ к хорошему образовательному контенту. И что теперь, лишить их всех этого? Во время пандемии многие люди быстро включились в онлайн, и нам важно сохранить их включенными», — подытожил Андрей Себрант.

Получается парадоксальная ситуация: сейчас сети связи испытывают колоссальные нагрузки, но необходимо сделать так, чтобы эти нагрузки сохранились и после выхода из самоизоляции. А для этого необходимы больше производительных устройств для конечных пользователей и стабильная работа сетей, передающих информацию.

От чего зависит скорость интернета

Сейчас «Оптиволоконные системы», по собственной оценке, занимают 20% отечественного рынка.

Оптоволокно представляет собой нити из стекла, по которым информация идет из точки А в точку Б. По сути, это основа всей цифровизации, безальтернативный на сегодня канал передачи данных. Убери оптоволокно — не будет работать связь, потому что остальные среды передачи, такие как устаревший медный кабель, не справятся с нынешними требованиями к объемам интернет-трафика.

В России о собственном производстве оптоволокна задумывались регулярно, но первый и на данный момент единственный в России завод «Оптиковолоконные системы» открыли только в 2015 году. Лидирующие позиции в нашей стране на тот момент занимал американский производитель Corning, его доля на рынке колебалась между 50 и 60%, еще по 15% делили другая американская компания OFS и японская Fujikura. Остальные 10% занимали нерегулярные и небольшие контракты между остальными мировыми производителями.

Сейчас «Оптиволоконные системы», по собственной оценке, занимают 20% отечественного рынка. «Это много, но наши мощности позволяют закрывать до 80% всех запросов российских покупателей оптоволокна, сейчас мы готовы производить 4 млн км оптических волокон ежегодно при общей потребности рынка в 5 млн км», — говорит генеральный директор компании Андрей Николаев.

Между тем в стране большие перспективы для развития этого направления. Во-первых, по данным «ТМТ Консалтинг», на конец 2019 года в России количество абонентов широкополосного доступа в интернет в сегменте частных лиц достигло 33,4 млн, а проникновение не превышало 60%. Объем рынка составил 143,3 млрд руб., и ему есть куда расти — ШПД на данный момент не охвачены 40% населения.

Во-вторых, ряд отечественных магистральных кабелей используется уже более 20 лет и вскоре потребует обновления, — стандартный срок службы оптоволоконного кабеля — 25 лет. По оценке J"son & Partners Consulting, в 2020—2030 гг. в стране предстоит заменить более 400 тыс. км волоконно-оптического кабеля. Модернизация инфраструктуры затронет операторов сетей связи общего назначения, операторов ведомственных сетей железных дорог, энергетики и нефтегазовой отрасли.

Третьим драйвером считается национальный проект «Цифровая экономика». По прогнозам, для его реализации рынку потребуется дополнительно 1,5—2 млн км оптоволоконного кабеля ежегодно. Еще одна потенциальная точка роста — развитие сетей 5G, для строительства которых также необходимо оптоволокно, и высокая заинтересованность в этом сотовых операторов, но здесь пока нет понимания со стороны военных, которые не хотят уступать необходимые частоты.

Сейчас АО «Оптиволоконные системы» производит телекоммуникационные оптические волокна стандартов G652 и G657А1 и готовится к производству трех новых типов оптического волокна стандартов G651, G654 и G655. Это стандартный набор для многих производителей, однако в течение ближайших пяти лет продукция может стать более инновационной. Для этого, объясняет Андрей Николаев, необходимо создать конфигурацию «Покупатель — Производитель — Научный центр». Последние сейчас больше сфокусированы на производстве специальных оптоволокон, которые используются в лазерах или медицинской технике, их цена может доходить до $100 за 1 м. В то время как цена на оптоволокно в России держится в среднем на уровне $5—7 за 1 км.

Для сетей нового поколения необходимо оборудование с высокой пропускной способностью и на стороне конечного потребителя. Над подобными решениями работает компания Quantenna, которая была профинансирована РОСНАНО. Их продукцию используют в таких устройствах, как домашние точки доступа Wi-Fi, приставки цифрового телевидения (Set Top Boxes), Wi-Fi маршрутизаторы и мосты и прочие устройства, предназначенные для передачи HD видео и данных. Современные стандарты беспроводной связи Wi-Fi, чипы для которых они проектируют, позволяют передавать сигнал по беспроводной сети со скоростью до 10 Гбит/с.

Продукты другой компании, в которую ранее инвестировала РОСНАНО, NeoPhotonics, объединяют оптические компоненты в фотонные интегральные схемы, а их связывают в оптические модули и подсистемы. Эти технологии помогают производителям сетевого оборудования создавать быстрые, эффективные и компактные решения. Компания специализируется на продуктах, которые позволяют передавать данные со скоростью до 400 Гбит/с.

Интегральные схемы как основа «цифры»

«Пандемия только увеличит спрос на процессоры, потому что для бурного роста онлайн-образования и телемедицины необходимы подобные решения».

«Наш процессор нельзя назвать безусловным элементом цифровизации, просто перейти в цифру можно и без Baikal. Но подобные высокотехнологичные продукты, которые выступают основой для разработки отечественного оборудования и программного обеспечения, жизненно необходимы», — говорит генеральный директор «Байкал Электроникс» Андрей Евдокимов.

Компания проектирует интегральные микросхемы и системы на кристалле на базе архитектур ARM и MIPS. Разработки предназначены для использования в энергоэффективных компьютерных и промышленных системах. Интегральные схемы — это большое количество полупроводниковых структур, расположенных на одной кремниевой пластине. Эта электронная схема занимается вычислениями, а самые известные и самые сложно устроенные интегральные схемы — микропроцессоры — используются в компьютерах и автоматизированных механизмах. Процессоры Baikal разрабатывают в России, а производят на фабрике компании TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) — крупнейшего контрактного производителя микроэлектронных компонентов.

«Если сильно упрощать, то мы берем программное обеспечение, которое позволяет разрабатывать микросхемы, частично берем готовые блоки, доступные на рынке, часть блоков разрабатываем сами и далее наши инженеры собирают их в единый механизм. Для простоты можно сказать, что на выходе получается „чертеж“ процессора, который можно будет использовать, например, в рабочей станции или в контроллере на промышленном станке. Затем TSMC производит его по нашим чертежам, продукция тестируется на специальном оборудовании, ее собирают в разработанные для него корпуса и привозят к нам» , — описывает процесс Андрей Евдокимов. Важно понимать, что при разработке процессора невозможно обойтись без широчайшего партнерства с ведущими компаниями отрасли. Ни одна компания в мире не способна сейчас разработать процессор самостоятельно, а уж тем более обеспечить ему конкурентные характеристики. Даже такие компании, как Qualcom, Huawei и им подобные, работают по похожей бизнес-модели.

По словам Андрея Евдокимова, процесс разработки очень сложный и требует высокой квалификации инженеров. При этом Baikal — полностью российская разработка, его производительности достаточно, чтобы закрыть потребности в офисных приложениях. В конце прошлого года, сразу после презентации последнего процессора компании Baikal-M на «Открытых инновациях», «Байкал Электроникс» предоставила своим ключевым партнерам — отечественным производителям оборудования и системным интеграторам — DBM-платы для разработки комплексных российских ИТ-решений. Весной 2020 года разработчики оборудования и ПО также получили предпромышленную версию платы в формате mini-ITX, на базе которой уже возможно построение прототипов конечных устройств.

DBM-платы (Development Board-M) — собственная разработка «Байкал Электроникс», необходимая для отладки и тестирования процессора. Чтобы убедиться в работоспособности готового процессора, разрабатывают специальную плату, в которую вставляют испытуемое устройство и проводят серию тестов.

Платы mini-ITX выпускаются по лицензии АО «Т-Платформы» и представляют собой законченную материнскую плату, на базе которой может быть создана полноценная рабочая станция. Компания передала свои платы всем ключевым российским разработчикам оборудования (компании «Аквариус», «Депо», IRu и т. д.) и софта («Базальт СПО», «Русбиттех», «Открытая Мобильная Платформа» и другим) и ожидает появления готовых решений на Baikal-M летом 2020 года.

Насчет будущего продукции компании Андрей Евдокимов настроен позитивно — по его словам, пандемия только увеличит спрос на процессоры, потому что для бурного роста онлайн-образования и телемедицины необходимы подобные решения. Причем отечественным заказчикам важно, чтобы эти решения были российскими (чем ближе географически производитель, тем проще с ним договориться) и безопасными, — только в процессорах Intel за последние годы нашли несколько серьезных уязвимостей.

Другой пример подобной инновации — продукция российского предприятия «Маппер», созданного вместе с голландской Mapper Lithography. При финансовой поддержке РОСНАНО оно производит на территории Технополиса «Москва» электронно-оптические системы для безмасочной литографии. Литография — ключевой процесс производства интегральных микросхем, полупроводниковых приборов и некоторых сверхпроводниковых наноструктур. Электронно-лучевые линзы, которые серийно делаются на этом предприятии, до сих пор у нас в стране производились штучно и только в лабораториях.

«Стратегическая цель РОСНАНО при участии в создании этого завода заключалась в желании привнести в Россию передовые технологии электронной оптики, — рассказывал генеральный директор ООО „Маппер“ Денис Шамирян. — Теперь мы можем предоставить российским заказчикам услугу по производству микроэлектромеханических систем с европейским качеством. Через несколько лет заказы внутреннего рынка, скорее всего, будут перекрывать экспортные».

Искусственный интеллект и энергонезависимая память

Как показал опрос, к 2017 году 58% крупного бизнеса инициировали ИИ-проекты в своих организациях, а в 2019 году их уже было более 90%

Искусственный интеллект — это зонтичное название для целого списка технологий, которые находятся на разных этапах зрелости и объединены заложенной в них способностью обучаться и принимать решения на основе этого обучения. Сюда можно отнести средства поиска в интернете, распознавание образов, роботизацию, текстовых и голосовых ассистентов (ботов), системы умного дома и автономное вождение. Уже сейчас технологии ИИ работают повсюду, от мобильного телефона до сталелитейного завода, где помогают сталеварам. После пандемии нас наверняка ждет расцвет роботизации, еще более активное развитие способов бесконтактной доставки, в том числе беспилотными автомобилями. К тому же системы ИИ помогают искать новые лекарства и делают лечение больных проще — все это будет полезно и востребовано.

В последнем отчете Массачусетского технологического института, посвященном среднесрочным перспективам ИИ в Европе, говорится, что последние четыре года европейские компании активно внедряют этот куст технологий. Как показал опрос, к 2017 году 58% крупного бизнеса инициировали ИИ-проекты в своих организациях, а в 2019 году их уже было более 90%.

Что получают компании, инвестирующие в искусственный интеллект

  • 51% рост операционной эффективности и снижение затрат 
  • 51% улучшение качества обслуживания клиентов 
  • 42% более высокое качество управленческих решений 
  • 41% улучшенный риск-менеджмент 
  • 39% ускорение Time-to-market 
  • 26% рост доходов

Источник: MIT Technology Review Insights survey, 2020

Одной из «железных» основ искусственного интеллекта, равно как и любых микроэлектронных устройств, выступает полупроводниковая пластина. Она представляет из себя диск из кремния, на котором формируют полупроводниковые элементы, затем их необходимо объединить металлическими линиями или межсоединениями. Этот процесс называется металлизацией. «Нашей особенностью является то, что мы умеем делать операции металлизации, нетипичные для обычного микроэлектронного производства. Например, создавать толстые или биологически активные слои металлов, интегрировать магнитные и ионно-проводящие ячейки. Так, нашей ключевой технологией является технология ReRAM (резистивная энергонезависимая память), которая потребляет в разы меньше энергии, чем flash-память, и которую проще интегрировать в так называемые системы на кристалле», — рассказывает директор по разработке продуктов «Крокус Наноэлектроника» Алексей Хвальковский.

Основная проблема существующих аппаратных решений для реализации приложений ИИ — их низкая энергоэффективность, которая на много порядков ниже, чем в биологических системах схожей производительности. Ожидается, что настоящий прорыв в создании подобных приложений ИИ принесет развитие технологий памяти, в частности, ReRAM. В настоящий момент «Крокус Наноэлектроника» — единственная в России производственная площадка, на которой есть линия с этой ключевой технологией.

«Развитие технологии резистивной памяти может сыграть ключевую роль в том, чтобы решения искусственного интеллекта не требовали бы подведенной линии питания или постоянной подзарядки, а смогли бы работать от батарейки. Благодаря этому рынок устройств для умного дома и интернета вещей превратится из нишевого в массовый. В рамках этой задачи мы активно сотрудничаем с ведущими мировыми технологическими и дизайн-партнерами», — говорит Алексей Хвальковский.

Еще несколько месяцев назад основными драйверами цифровизации российской экономики называли потребность в новых умных рабочих местах, цифровое изобилие (большое количество дешевых датчиков и аппаратных элементов), бизнес-задачи крупных корпораций и желание государства вкладываться в это направление. Пандемия оказалась новым сильнейшим драйвером этого процесса: общество во всем мире и в России поневоле перестраивается на автоматизацию всех процессов — от удаленного управления предприятием до доставки товаров и удаленного медицинского обслуживания. Это требует как программных, так и аппаратных решений для реализации.

Производители решений, необходимых для устойчивой работы в новой реальности, уверены в своих перспективах — опрошенные нами владельцы компаний считают, что после небольшого спада рынки будут расти и их продукция станет еще более востребованной. В «Крокус Наноэлектроника», например, говорят, что благодаря их разработкам страна может получить «стратегическое преимущество в области создания чипов для искусственного интеллекта». При этом спикеры отмечают, что для устойчивого развития помимо прочего необходимы механизмы господдержки и стимулирования спроса на отечественные разработки.

Источник: Inc., 02.06.2020

Справка

ООО «Крокус Наноэлектроника» (КНЭ) является совместным предприятием, созданным в 2011 году компанией Crocus Technology, Inc., разработчиком технологии MRAM, и ОАО «РОСНАНО», Российским государственным инвестиционным фондом, содействующим реализации государственной политики по развитию нанотехнологий. КНЭ строит первый в мире завод по производству магнитной памяти, который будет серийно выпускать современные MLU устройства на пластинах 300мм по технологии Thermally Assisted Switching™ (TAS) MRAM (магнитно-резистивная память с термическим переключением) с топологическим размером 90нм и 65нм.

Подробнее о компании — www.crocusnano.com

* * *

Акционерное общество «РОСНАНО» создано в марте 2011 года путем реорганизации государственной корпорации «Российская корпорация нанотехнологий». АО «РОСНАНО» содействует реализации государственной политики по развитию наноиндустрии, инвестируя напрямую и через инвестиционные фонды нанотехнологий в финансово эффективные высокотехнологичные проекты, обеспечивающие развитие новых производств на территории Российской Федерации. Основные направления инвестирования: электроника, оптоэлектроника и телекоммуникации, здравоохранение и биотехнологии, металлургия и металлообработка, энергетика, машино- и приборостроение, строительные и промышленные материалы, химия и нефтехимия. 100% акций АО «РОСНАНО» находится в собственности государства. Благодаря инвестициям РОСНАНО на конец 2019 года работает 115 предприятий и R&D центра в 37 регионах России.

Функцию управления активами АО «РОСНАНО» выполняет созданное в декабре 2013 года Общество с ограниченной ответственностью «Управляющая компания «РОСНАНО», Председателем Правления которого является Анатолий Чубайс.

Задачи по созданию нанотехнологической инфраструктуры и реализации образовательных программ выполняются Фондом инфраструктурных и образовательных программ, также созданным в результате реорганизации госкорпорации.

* * *

АО «Оптиковолоконные Системы» — первый и единственный в России завод по производству оптического волокна, расположенный в Саранске (Республика Мордовия). Официальное открытие завода состоялось 25 сентября 2015 года. Акционерами общества являются РОСНАНО, Газпромбанк и Правительство Республики Мордовия.

Оптоволокно — основной компонент оптоволоконных кабелей для передачи сигнала в современных сетях связи, который также применяется в качестве сенсоров систем мониторинга деформации, температуры, акустики и других показателей.

АО «Оптиковолоконные Системы» производит телекоммуникационные оптические волокна стандартов G652 и G657А1, в том числе с уменьшенным диаметром 200 микрон, оказывает услуги по окраске оптического волокна и нанесении кольцевых меток «ring marking». Ведется подготовка к производству трех новых типов оптического волокна стандартов G651, G657A2 и G655. Продукция сертифицирована в РФ, качество подтверждено ПАО «Ростелеком», ведущими российскими кабельными предприятиями и зарубежными потребителями.

По результатам сертификации оптическое волокно ОВС допущено для использования на сетях крупнейших российских операторов связи «Ростелеком», «МТС», «Мегафон» и другие.

Производственная мощность предприятия составляет 4 млн км в год.

Подробнее о компании — www.rusfiber.ru

* * *

«Байкал Электроникс» — совместное предприятие российского разработчика суперкомпьютеров компании «Т-Платформы» и наноцентра «Т-Нано» Фонда инфраструктурных и образовательных программ Группы РОСНАНО. Специализируется на проектировании интегральных микросхем и систем на кристалле на базе архитектур ARM и MIPS. Разработки компании предназначены для использования в энергоэффективных компьютерных и промышленных системах с разным уровнем производительности и функциональности.

Подробнее о компании — baikalelectronics.ru