一、導(dǎo)語

　　2016年8月，俄羅斯總理梅德韋杰夫?qū)Χ砹_斯當(dāng)前微電子產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)先公司JSC Angstrem進行調(diào)研，Angstrem目前已經(jīng)擁有了90納米的技術(shù)和生產(chǎn)，未來俄羅斯的任務(wù)是要向新的微電子技術(shù)邁進，生產(chǎn)28或是14-16納米的微電子產(chǎn)品。 世界半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)西風(fēng)東漸，俄羅斯巋然不動。眼見得全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)亂紛紛，戰(zhàn)斗民族卻正在城樓觀山景。 下面就讓筆者帶你去了解一下俄羅斯的微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況。

　　二、前蘇聯(lián)的計算機產(chǎn)業(yè)發(fā)展

　　前蘇聯(lián)和美國是世界上僅有的兩個完全依靠本國技術(shù)發(fā)展電子信息產(chǎn)業(yè)的國家。前蘇聯(lián)的電子技術(shù)水平確實與美國相當(dāng)，可惜的是，電子技術(shù)水平不等于電子工業(yè)水平，所以前蘇聯(lián)的電子工業(yè)水平還是遠遠落后于歐美。 一個國家的微電子產(chǎn)業(yè)水平可以通過其計算機水平來體現(xiàn)。下面我們就先了解前蘇聯(lián)的計算機水平。 二戰(zhàn)結(jié)束后，前蘇聯(lián)意識到計算機技術(shù)的重要性，由于在冷戰(zhàn)時期遭受到巴黎統(tǒng)籌委員會(Coordinating Committee for Export to Communist Countries，縮寫為CoCom)禁運，前蘇聯(lián)一直致力于研究、生產(chǎn)從半導(dǎo)體器件，到集成電路芯片，乃至計算機整機一整套產(chǎn)品。 前蘇聯(lián)的計算機產(chǎn)業(yè)思路是做自己的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，走自己的路，所以前蘇聯(lián)計算機產(chǎn)業(yè)比較完善，整體技術(shù)實力非常強。 以下多款產(chǎn)品可以說明前蘇聯(lián)的計算機水平。

　　1969年研發(fā)成功的小型計算機Mir-2，被認為是第一臺個人電腦(圖片源于網(wǎng)絡(luò))

1984年上市的Agate-4電腦，足以媲美同時期的AppleII(圖片源于網(wǎng)絡(luò))

       1991年推出首臺筆記本電腦MS 1504，比世界第一臺量產(chǎn)的筆記本電腦T1100晚6年(圖片源于網(wǎng)絡(luò)) 說到前蘇聯(lián)的計算機，不得不提到厄爾布魯士(Elbrus)系列計算機。Elbrus是前蘇聯(lián)的第四代計算機，具有2個核，由Vsevolod Burtsev帶領(lǐng)團隊于1973年完成，1986年停產(chǎn);Elbrus-1完成于1978年，是全球首臺使用超標(biāo)量CPU的計算機;Elbrus-2完成于1984年，是前蘇聯(lián)的第一代超級計算機，具有10個核心;Elbrus-3是由Boris Babaian帶領(lǐng)團隊于1986年開發(fā)完成的具有16個核的計算機，是前蘇聯(lián)第一臺采用VLIW體系結(jié)構(gòu)的計算機。

      2012年11月在紀念SPARC25周年大會上，SPARC原始團隊成員Steven Muchnick捐贈的Elbrus-2 CPU板(圖片源于網(wǎng)絡(luò)) 有人說，前蘇聯(lián)在計算機領(lǐng)域最大的貢獻是三進制，三進制是效率最高的表示數(shù)的方式，三進制很容易實現(xiàn)負數(shù)。它為計算機的模糊運算和自主學(xué)習(xí)提供了可能。在20世紀50、60年代，一批莫斯科國立大學(xué)的研究員就設(shè)計了人類歷史上第一批三進制計算機“Сетунь”和“Сетунь 70”。但可惜的是，三進制沒有流行開來。(請大拿給以解惑?)

　　三、前蘇聯(lián)在微處理器領(lǐng)域優(yōu)勢明顯

　　俄羅斯的微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展可以追溯到前蘇聯(lián)時期。前蘇聯(lián)的微電子工業(yè)主要集中在今天的俄羅斯和白俄羅斯地區(qū)。 前蘇聯(lián)的專家們的基礎(chǔ)知識非常扎實，前蘇聯(lián)缺失的是當(dāng)年大力發(fā)展軍事科技而忽視把科技民用化。由于50、60年代正值冷戰(zhàn)時期，前蘇聯(lián)和美國展開了太空競賽，前蘇聯(lián)在空間領(lǐng)域投入了大量的人力、物力和精力，從而忽視了科技了民用化。 現(xiàn)在提起俄羅斯的微電子產(chǎn)業(yè)，大家都會想到JSC Mikron、JSC Angstrem、MCST等，事實上這三家以及白俄羅斯的JSC Integral都是在20世紀50、60年代前蘇聯(lián)創(chuàng)立的半導(dǎo)體企業(yè)。 評判微電子水平的高低，可以通過其國家的CPU水平來窺視一二。

　　首款蘇維埃CPU--587

　　前蘇聯(lián)的CPU發(fā)展始于20世紀70年代。當(dāng)時位于莫斯科附近的Zelenograd的特殊計算機中心(Special Computing Center，縮寫SCC)以D.I. Yuditsky為首的團隊在1973年推出了前蘇聯(lián)的第一個16位小型機，其CPU是使用的是4位的587 CPU，被稱為第一款蘇維埃CPU，其架構(gòu)被稱為Elektronika NC。該款CPU及其后續(xù)產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)和電信設(shè)備。1976年特殊計算機中心(SCC)宣布解散，其所有的設(shè)備和技術(shù)轉(zhuǎn)入Angstrem。遺憾是沒有找到這款芯片的照片。

　　Elektronika NC架構(gòu)

　　Elektronika NC是前蘇聯(lián)的第一代CPU架構(gòu)，是屬于位片式體系，導(dǎo)致CPU面積偏大，終端產(chǎn)品點笨拙。最后一款基于該架構(gòu)的CPU是K1801VE1，屬于1801 CPU系列。K1801VE1采用NMOS 10μm工藝，具有256個字節(jié)片的RAM，2K ROM和其他外圍電路，采用的陶瓷平面封裝形式(綜合DIP和SOIC方式)，具有42個引腳。

　　1801系列CPU

　　1801 CPU系列共推出七款，除第一款采用Elektronika NC架構(gòu)，其余6款都是采用LSI-11架構(gòu)。第一款采用LSI-11架構(gòu)的1801系列CPU是1982年推出的K1801VM1，采用NMOS工藝，裸片面積是25mm2，晶體管數(shù)量達到50000個，采用的陶瓷平面封裝形式。下圖是K1801VM1的Die照片和芯片照片。

　　最后一款1801系列CPU是K1801VM4，采用NMOS工藝，晶體管數(shù)量超過10萬個，有兩種封裝方式，一是QFP，一是塑料平面封裝，引腳數(shù)都是64個。

　　1806系列CPU

　　1806系列和1801系列是工藝不同，1801系列是采用NMOS工藝，而1806系列采用CMOS工藝。根據(jù)手頭資料，兩個系列的CPU除了時鐘頻率有差異外，功能幾乎等同。該系列CPU在1988年11月發(fā)射的暴風(fēng)雪號航天飛機上得到應(yīng)用。

　　1836系列CPU

　　1836系列CPU是由Fizika公司生產(chǎn)，是做為1801系列的第二供應(yīng)商，除了時鐘頻率有差異外，功能幾乎等同。

　　Elbrus系列CPU是Pentium CPU的前身?

　　前方介紹的Elbrus計算機都是采用Elbrus CPU，Elbrus-1 CPU是世界上第一個標(biāo)量CPU，完成于1977年;Elbrus系列完成人中有兩個大牛人，一個是Boris Babaian，一個是Vladimir Pentkovski。1991年底，由于前蘇聯(lián)在政治體制和經(jīng)濟體系上發(fā)生了巨大的轉(zhuǎn)變，研究項目的經(jīng)費喪失了來源，導(dǎo)致這兩大牛人的分開。Boris Babaian在莫斯科SPARC技術(shù)中心(MCST)與美國SUN公司合作，致力SPARC架構(gòu)CPU研究，結(jié)果直接造成了SUN的崛起;Vladimir Pentkovski加盟美國INTEL，成為首席CPU設(shè)計師，打造了奔騰時代，鑄就了INTEL的輝煌。 1986年，前蘇聯(lián)開始32位El-90微處理器研制工作，Vladimir Pentkovski是項目負責(zé)人，根據(jù)資料表示，El-90微處理器研究項目的技術(shù)報告于1987年完成，第一個原型于1990年成功問世。1990年，前蘇聯(lián)開始進行El-91S微處理器的研制工作，Vladimir Pentkovski再度領(lǐng)軍。

　　Vladimir Pentkovski領(lǐng)軍開發(fā)的El-90微處理器具有幾大特征：一是晶體管數(shù)量超過50萬個;二是每一個時鐘周期可以執(zhí)行兩條指令的超標(biāo)量體系結(jié)構(gòu);三是支持十路多重處理;四是支持排錯;五是具有支線推算;六是具有高性能的管線浮點單元。我們可以把這六大特點與INTEL的奔騰系列進行對比，恰恰是奔騰系列的特色。 更具代表性的特點是Elbrus-1中復(fù)雜的El-76指令必須被特殊單元轉(zhuǎn)換成簡單的微運算指令，而在El-90微處理器中已經(jīng)可以輕松轉(zhuǎn)換。而Pentium微處理器恰恰擁有一個特殊單元，可以把復(fù)雜的x86轉(zhuǎn)換成類似RISC的簡單指令。 綜上所述，前蘇聯(lián)在微處理器領(lǐng)域優(yōu)勢明顯。

　　四、俄羅斯：大力發(fā)展微電子，重現(xiàn)CPU明日帝國

　　前蘇聯(lián)解體，俄羅斯獨立，由于經(jīng)濟衰退，研究經(jīng)費難以為繼。但俄羅斯MCST的研究人員還是在SPARC系列CPU中取得了突破，1998年發(fā)布了R80 CPU。 2000年3月普京上臺，同年6月批準(zhǔn)了《國家信息安全學(xué)說》。這是俄羅斯第一部正式頒布的有關(guān)國家信息安全方面的重要文件,它將為俄“構(gòu)筑未來國家信息政策大廈”奠定基礎(chǔ),為對抗外國向俄羅斯政治、經(jīng)濟、軍事等領(lǐng)域的信息情報滲透起到指導(dǎo)作用?！秶倚畔踩珜W(xué)說》提出重點開發(fā)的“關(guān)鍵技術(shù)”包括：高性能計算機技術(shù)、智能化技術(shù)、信息攻擊與防護技術(shù)以及相關(guān)的軟件技術(shù)等。 在《國家信息安全學(xué)說》的指導(dǎo)和推動下，俄羅斯的微電子產(chǎn)業(yè)得到了長足發(fā)展。

　　晶圓制造

　　制造工藝水平取得突破，晶圓從6寸推進到8寸，線寬從1.0-0.5μm推進到了90nm、65nm水平;2015年在法國研究機構(gòu)和IBM的支持下，建立了全球首座12寸MRAM BEOL代工制造廠。

　　設(shè)計

　　多家公司CPU已經(jīng)完成28nm工藝設(shè)計，并取得流片成功;多家DSP芯片也在40nm工藝完成流片。

　　重現(xiàn)CPU輝煌

　　MCST 莫斯科SPARC技術(shù)中心(MCST)成立于1992年，其前身是列別捷夫精密機械與計算技術(shù)研究所，公司在SPARC和Elbrus-2000架構(gòu)方面都取得了不俗的成績。該中心的領(lǐng)軍人物就是Boris Babaian，他曾是前蘇聯(lián)第一代超級計算機Elbrus-2的團隊負責(zé)人，也是Vladimir Pentkovski的曾經(jīng)上司。 在SPARC系列方面，2007年推出R500S，主頻為500MHz，采用臺積電0.13μm制造工藝;2010年推出R1000，主頻為1000MHz，采用臺積電90nm制造工藝。 2011年，研制出“Elbrus-2S+”2核64位CPU，主頻為500MHz，采用臺積電90nm制造工藝;2014年4月開發(fā)出“Elbrus-4S”4核64位CPU，主頻為800MHz，采用臺積電65nm制造工藝;2015年開發(fā)出“Elbrus-8S”8核64位CPU，主頻為1.3GHz，采用臺積電28nm制造工藝，平均功率40瓦特;目前正在研發(fā)“Elbrus-16S”64位CPU，預(yù)計2018年流片，主頻預(yù)計超過3GHz。 Boris Babaian表示，MCST已經(jīng)從俄羅斯聯(lián)邦政府、莫斯科市政府和其它途徑得到了穩(wěn)定的財政支援，并得到了國防訂單，Elbrus-2000架構(gòu)的CPU將會給INTEL以迎頭痛擊。

      Baikal Electronics

      Baikal Electronics是一家為計算機系統(tǒng)和工業(yè)應(yīng)用開發(fā)具有不同性能和功能級別的高能效的處理器和SoC芯片，公司目前推出Baikal-T1和Baikal-M系列。 2015年5月Baikal Electronics宣布發(fā)布了其首款商用微處理器Baikal-T1，2016年2月該處理器正式量產(chǎn)。Baikal-TI是俄羅斯第一顆來采用了MIPS Warrior系列 CPU的通信處理器，在性能、技術(shù)節(jié)點和兼容性方面具有強大的競爭力。核心是一顆時鐘頻率為1.2GHz的雙核 MIPS P5600 CPU，擁有2個超標(biāo)量體系結(jié)構(gòu)的32-bit CPU核心，2級緩存2MB，主頻為1.2GHz，內(nèi)有DDR3內(nèi)存控制器，最高支持DDR3-1600，提供了4條PCI-E 3.0通道、2個SATA 6Gbps接口和USB 2.0接口、1個千兆和1個萬兆網(wǎng)線接口，功耗不到5W。采用臺積電28nm工藝生產(chǎn)，封裝尺寸為25*25mm。

　　Baikal-M是采用ARM內(nèi)核，根據(jù)資料顯示，內(nèi)部是8個ARMv8-A CPU，另配有8個ARM Mali-T628 GPU。預(yù)估2017年中完成，主頻將達2GHz。

　　五、結(jié)語

　　為發(fā)展本國微電子產(chǎn)品，俄羅斯制定和實施了《2013-2025年前電子和廣播電子工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、《國防工業(yè)綜合體發(fā)展規(guī)劃》以及聯(lián)合國家科技規(guī)劃等幾個聯(lián)邦級產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略。在這些產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略中，對微電子產(chǎn)業(yè)給予了大力的財政支持，優(yōu)先支持的子項目包括電信設(shè)備、計算機設(shè)備、特殊技術(shù)設(shè)備、智能控制體系。國家在2013-2025年期間計劃為優(yōu)先支持的子項目下?lián)茴A(yù)算總額達到1700億盧布，這意味著每年的財政撥款數(shù)額將約為150億盧布。 盡管當(dāng)前俄羅斯經(jīng)濟遭遇困境，但俄政府為保證微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、擴大國內(nèi)市場需求、提升出口能力等方面做了很多的努力。2016年5月，國家批準(zhǔn)了俄羅斯民用微電子產(chǎn)品中期(2016年至2018年)政府采購保障計劃，到2018年底，在預(yù)算資金保障執(zhí)行的情況下，政府保障采購超過1000萬個微電子產(chǎn)品，政府采購總金額達到750億盧布。

　　2016年9月Angstrem開始向印度出口一種新的宇航級抗輻射芯片，這對依賴進口的俄羅斯微電子市場來說是個不錯的開頭。

　　俄羅斯在“Elbrus-2000”、SPARC、MIPS三大架構(gòu)CPU全線發(fā)力，SPARC面向軍方市場;MIPS立足通信、視頻市場;“Elbrus-2000”更是劍指INTEL。 戰(zhàn)斗民族的血性將對俄羅斯的微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來更多期待。