Замедление темпов развития рынка смартфонов и, как следствие, снижение спроса и увеличение конкуренции среди разработчиков и производителей комплектующих для этих устройств заставляет участников процесса искать альтернативные пути заработка денег. Разумной альтернативой для проектировщиков SoC является разработка БИС на заказ (в английской аббревиатуре ― ASIC). В частности, как сообщает сайт DigiTimes, отдел по разработке ASIC внутри компании начала организовывать тайваньская компания MediaTek.

Подразделение MediaTek по проектированию заказных БИС будет также выступать как носитель для концентрации интеллектуальной собственности и портфеля патентов, включая задействованные для разработки IP-блоки. Для этого новое подразделение уже начало включать в себя интеллектуальные ресурсы таких дочерних компаний MediaTek, как Richtek Technology (аналоговые чипы), ILI Technology или Ilitek (разработчик драйверов для LCD) и Airoha Technology (разработчик радиочастотных чипов для беспроводных коммуникаций).

Приоритетными для развития направления ASIC компания видит сферу высокопроизводительных вычислений, телекоммуникационную отрасль и область искусственного интеллекта. Следующей целью станет область заказных решений для автомобильной электроники, включая самоуправляемые системы. Выход на рынок ASIC поможет MediaTek освоить выпуск новых продуктов и выйти на новые рынки. Соответственно, компания ждёт от этой инициативы роста выручки и рентабельности. В то же время следует учитывать, что на этом рынке есть ветераны, например, компании Global Unichip и Alchip, которые так просто не отдадут MediaTek рынок и клиентов. К тому же компания MediaTek не единственная из разработчиков SoC, кто хочет попытать счастья на рынке заказных БИС.

Южнокорейская компания SK Hynix, которая является вторым по величине в мире производителем памяти DRAM и далеко не последним производителем памяти NAND, стала кузницей стартапов. Ещё в августе прошлого года на базе штаб-квартиры в Ичхоне компания начала реализовывать домашнюю программу «HiGarage». Слово «гараж» в названии программы появилось неспроста. Как широко известно, все прорывные IT-технологии были рождены в гаражах тех или иных ныне знаменитых граждан. Согласно задумке, склонный к творчеству персонал SK Hynix должен был представить на конкурс руководству интересные идеи, самые ценные из которых компания обещала поддержать финансированием и довести до коммерческой реализации в виде создания дочерних или венчурных предприятий.

Победители первого конкурса стартапов SK Hynix (пятый слева CEO компании Ли Сок Хи)

На днях итоги конкурса были подведены. Из 250 идей достойными финансирования были признаны 6 проектов. Главный победитель конкурса ― проект по разработке оборудования для управления температурными процессами при изготовлении полупроводников с привлечением ИИ. Отмечается, что в Республике Корея отсутствуют необходимые технологии, поэтому производителям приходится закупать оборудование иностранного производства. Данный проект и пять других проектов получит финансирование в объёме около $1 млн (1,2 млрд южнокорейских вон). Параллельно с разработкой технологий до уровня готовности к коммерческому использованию компания пригласит консультантов по стартапам для создания полноценных самостоятельных компаний. Предполагается, что компании по проектам будут созданы в течение двух–трёх лет.

Если на базе интересной идеи стартап не будет создан и изобретение останется для эксплуатации внутри SK Hynix, то часть полученных в виде дополнительного дохода денег будет распределена среди участников проекта и других работников компании. В текущем году будет проведён очередной поиск новых идей, достойных для создания стартапов. Эту же практику компания обещает продолжить в последующие годы.

Интерес к виртуальной и дополненной реальности стимулирует разработчиков совершенствовать технологии производства дисплеев MicroLED. С одной стороны, производство MicroLED ограничено в объёмах технологией выпуска на кремниевых пластинах (очень жаль, что 450-мм пластины так и не стали действительностью). С другой стороны, производство на стеклянных подложках (LCD или OLED) ограничивает размер пикселя на экране габаритами управляющих тонкоплёночных транзисторов под светодиодом или ячейкой с жидкими кристаллами. Но даже в современной реализации разрешение MicroLED оставляет желать лучшего.

Пример производства MicroLED (https://www.researchgate.net)

Группа учёных из Рочестерского технологического института (Rochester Institute of Technology) предложила для дисплеев MicroLED новую структуру ― вертикальные нанопроводные транзисторы. Как и другие современные MicroLED, транзисторы выращиваются на слое нитрида галлия на кремниевой подложке. Только вместо создания горизонтальных (планарных) транзисторных структур разработана технология выращивания вертикальных транзисторов в виде нанопроводов. По сути ― это те же GaN биполярные транзисторы со статической индукцией (SIT, Static Induction Transistor), что и раньше, только выращенные вверх, а не в сторону.

Планарный транзистор много больше по размерам, чем пиксель-LED

Это означает, что нанопроводной транзистор можно полностью спрятать под пиксель, точнее ― под светодиод, которым он управляет. Тем самым пиксели (светодиоды) можно будет расположить максимально плотно и даже уменьшить их размеры. Насколько? Если сравнивать с экранами OLED современных Apple iPhone X, заявляют разработчики, то размеры пикселя можно уменьшить в 1500 раз. Фантастика! Впрочем, у курса на снижение размера пикселя в MicroLED есть и другие препятствия, которые всё ещё предстоит обойти.

Эксперименты с нанопроводными вертикальными GaN-транзисторами и светодиодами показали, что решение имеет в два раза лучшую энергоэффективность, чем тонкоплёночные транзисторы. При этом яркость новых структур намного выше, а соотношение токов открытия/закрытия лучше в 900 раз, если сравнивать с обычными вертикальными транзисторами SIT. Есть только одна проблема. Новые транзисторные структуры постоянно открытые, а для закрытия (переключения) требуются отрицательные значения напряжений. Это определённо усложнит контроллеры таких дисплеев.

Изображение вертикальной нанопроводной структуры (фотография разработчика Matthew Hartensveld)

Также следует учитывать определённую сложность техпроцесса по выращиванию вертикальных нанопроводных структур. Иначе говоря ― это будет более затратный процесс, чем обычно. Но это не означает, что на данной технологии надо поставить крест. Её будут развивать и, возможно, когда-нибудь она станет реальностью. К слову, GaN-транзисторы и светодиоды оптически прозрачные, что будет кстати для гарнитур с дополненной реальностью.

В среду руководство японской компании NEC Corporation провело пресс-конференцию, посвящённую целям компании по созданию квантовых вычислительных систем, соответствующих программных инструментов и очерчиванию области решаемых задач. Областью квантовых вычислителей компания плотно занимается с середины 90-х годов прошлого века. В 1999 году NEC представила первый в мире твердотельный (суперпроводящий) кубит. В 2003 году компания впервые в мире показала работающую 2-кубитовую систему и выполнение ряда простых алгоритмов на ней. В 2007 году NEC смогла создать систему со сцепленными кубитами, а в 2014 году компания создала высокоточные, неразрушаемые в процессе считывания кубиты из параметронов.

Элемент квантового вычислителя NEC с системой крепления в криогенной камере

Возврат к параметронам, которые были изобретены в Японии в начале 50-х годов прошлого века и на основе которых в этой стране даже создавались первые компьютеры, стал для NEC переломным моментом. Раньше компания, как и почти вся индустрия в массе, апеллировала к квантовым вентилям. Квантовые вентили ― это группы кубитов, из которых создаются аналоги логических элементов двоичной логики (за исключением состояния суперпозиции, которое транзисторы не поддерживают). С учётом использования параметронов NEC приняла решение сделать ставку на так называемый квантовый отжиг. Принцип квантового отжига, например, в своих квантовых вычислителях использует компания D-Wave (подробнее см. в нашем архиве). В общих чертах ― это процесс оптимизации задачи, который приводит к получению ответа с существенно меньшими затратами вычислительной мощности.

Кремниевые пластины с базовыми квантовыми элементами на эффекте квантового отжига

В настоящий момент NEC разработала элемент квантового вычислителя на основе квантового отжига и систему охлаждения вычислительного блока. К 2023 году компания обещает довести время когерентности системы до 1 мс (время согласованного состояния суперпозиции всех связанных кубитов в системе). Сегодня рекордом может считаться время когерентности 75 мкс, которое демонстрирует первый коммерческий квантовый компьютер компании IBM.

Базовый квантовый элемент NEC на эффекте квантового отжига

Параллельно NEC начинает работать с рядом крупнейших научных учреждений Японии для разработки алгоритмов и создания программ для квантовых компьютеров на основе квантового отжига. В частности, будут создаваться инструменты на основе модели Изинга — математической модели статистической физики, которая также стала основой для описания как физических явлений и процессов, так и социальных явлений. В компании NEC уверены, что квантовые вычислители станут базой для регулирования жизни социума в будущем. Например, для оптимизации городского трафика и маршрутов отдельных транспортных средств в частности, или для внесения порядка в общественные явления.

Всего четыре года назад Сюдзи Накамура (Shuji Nakamura) вместе с двумя другими японскими учёными получил Нобелевскую премию за технологию производства сверхъярких синих светодиодов. За это время светодиодное освещение стало массовым явлением. Фонарики, фары автомобилей, прожекторы и лампы освещения в домах и квартирах больше немыслимы без яркого и эффективного светодиода. Но всё это прошлый век, снова утверждает Накамура. Близится время перехода на лазерные диоды, адаптированные для освещения ― вот где настоящая эффективность и беспрецедентная яркость.

На выставке CES 2019 компания SLD Laser, созданная в 2013 году с участием Сюдзи Накамуры, представила лазерные диоды LaserLight для поверхностного монтажа и продукцию на их основе. Лазерные диоды излучают синий цвет, как и сверхъяркие синие светодиоды, и так же передают белое свечение благодаря люминофору. Однако яркость лазерных диодов в 10 раз выше, чем светодиодов. Компания выпускает образцы этих полупроводниковых приборов с яркостью 1000 люмен (белый холодный) с источником излучения диаметром 350 микрон. Прибор позволяет создавать освещение интенсивностью 1530 млн кандел на м². Эти диоды были испытаны в составе фар автомобилей в гонке по бездорожью 2018 SCORE Baja 1000. Дальний свет фар бил на 1 км и, возможно, это помогло пилотам машин с фарами на LaserLight занять первое и второе места в гонке 2018 года.

На основе лазерных диодов для освещения предлагается выпускать автомобильные фары, фонарики, прожекторы для дронов и другие системы компактного, лёгкого и условно точечного освещения со сверхъярким пятном света. Для использования лазерных диодов в освещении, включая освещение салона автомобилей, предложено использовать оптоволоконные проводники и рассеиватели. Российские разработчики, кстати, тоже движутся в этом направлении. Свет от одного мощного источника практически без потерь разводится до мест установки плафонов с помощью оптоволокна. Одной «лампочки» хватит на множество точечных светильников.

Поставки лазерных диодов LaserLight для автомобильной промышленности начнутся в третьем квартале текущего года. Тем самым машины с лазерными диодами в фарах выйдут на дороги в 2020 году. Можно также ожидать, что к этому времени появятся лазерные решения для домашнего или уличного освещения.

Стартап Open Bionics из Бристоля (Великобритания) провёл раунд финансирования Series A, в ходе которого привлёк $5,9 млн инвестиций на разработку доступных бионических протезов конечностей.

Бионические протезы британского стартапа, для изготовления которых используется 3D-печать, отличаются относительно доступной ценой. В мае 2018 года Open Bionics начал продажи бионического протеза руки «Hero Arm», который является самым продаваемым многоцелевым протезом в Великобритании.

«Hero Arm» уже также доступен для покупки во Франции и Испании. Компания планирует расширить в этом году географию продаж бионического протеза руки. Эти изделия достаточно малы, чтобы подходить детям в возрасте от 9 лет.

Холдинг «Росэлектроника», входящий в госкорпорацию Ростех, сообщил о разработке первых в нашей стране изоляционных материалов для современных электронных устройств.

В настоящее время российские производители электронных устройств вынуждены закупать изоляционные материалы у иностранных поставщиков. Причина — отсутствие отечественных аналогов. Впрочем, новая разработка «Росэлектроники» позволит решить проблему импортозамещения в данной сфере.

Российские исследователи создали передовые термостойкие материалы с низкой диэлектрической проницаемостью на основе производных бензоциклобутена. Эти материалы, как ожидается, смогут найти широчайшее применение. Они будут использоваться для покрытий высокочастотных печатных плат для телекоммуникаций, создания изоляционных структур в кремниевых, арсенид-галлиевых и керамических устройствах, изоляции лазерных структур в квантовых каскадных лазерах, а также при производстве изоляционных слоёв в многофункциональных высокоплотных электронных модулях, созданных по технологии 3D-микросистем.

Утверждается, что российская разработка обладает рядом преимуществ перед зарубежной продукцией. В частности, диэлектрические характеристики новых отечественных материалов на 10–15 % превосходят показатели импортных аналогов. При этом стоимость российской продукции окажется в 3–4 раза ниже.

В скором времени планируется организовать серийное производство новых изоляционных материалов. 

Компания Samsung объявила о том, что она планирует начать массовое производство полупроводниковой продукции по трёхнанометровому технологическому процессу GAAFET (Gate-All-Around Field-Effect Transistors) уже в 2021 году.

Samsung и другие производители ведут разработку технологии GAAFET с начала 2000-х годов. Данная технология должна прийти на смену актуальной FinFET (Fin Field-Effect Transistor) и позволит преодолеть имеющиеся у последней ограничения в производительности и масштабируемости.

Архитектура транзисторов GAAFET предполагает, что круглый нанопроводниковый канал, расположенный вертикально или горизонтально, будет со всех сторон окружён затвором. В свою очередь у транзисторов FinFET затвор окружает канал не полностью, а только с трёх сторон. Подход GAAFET снижает потери напряжения, увеличивая эффективность работы транзистора. А это позволяет снизить рабочее напряжение, а соответственно и энергопотребление.

Ещё в 2017 году компания Samsung заявляла о намерении начать производство продукции по 4-нм техпроцессу GAAFET уже в 2020 году. Тогда некоторые отраслевые аналитики, например, вице-президент Garner Сэмуэль Ванг (Samuel Wang), были настроены скептически и утверждали, что массовое производство с использованием GAAFET вряд ли начнётся раньше 2022 года. Однако теперь аналитики считают, что Samsung вполне может начать производство GAAFET-чипов раньше, чем ожидалось.

В конце также отметим, что Samsung сейчас лидирует в развитии 7-нм техпроцесса с литографией в глубоком ультрафиолете (EUV). Корейский производитель уже сейчас производит чипы по данной технологии, а к середине года планируется запуск массового производства. В свою очередь TSMC и Global Foundries ещё находятся на более ранних стадиях освоения EUV-литографии.

На выставке CES 2019 компания IBM представила фактически первый квантовый компьютер, который можно считать первым коммерческим изделием подобного рода, пользователем которого может стать каждый желающий. Это уже не лабораторная установка, нуждающаяся в группе конкретных специалистов. Компьютер IBM Q System One можно завезти и собрать где угодно, и он не потребует постоянного обслуживания со стороны специально обученного персонала.

IBM Q System One

Система обладает встроенными решениями для автоматической калибровки и инициализации. Специальная прошивка и привычное нам встроенное в систему цифровое компьютерное оборудование проследит за запуском IBM Q System One до готовности и будет контролировать рабочие параметры вплоть до поддержки необходимого для работы системы криогенного состояния среды внутри «процессорного» блока. Всё что необходимо пользователю — это включить систему в розетку.

https://pc.watch.impress.co.jp

Безусловно, мы утрируем. Система IBM Q System One не продаётся. Для бизнес-пользователей она будет доступна только через облачный сервис компании IBM. Развёртывание IBM Q System One начнётся во второй половине этого года в специально создаваемом «квантовом» центре IBM в городе Покипси (Poughkeepsie) в штате Нью-Йорк. К сотрудничеству подключились компания ExxonMobil, ЦЕРН и Fermilab. Открытый консорциум будет определять круг задач, которые сможет решать система IBM Q System One и квантовые компьютеры в целом.

Над дизайном системы работали две компании, специализирующиеся на промышленном дизайне — это Map Project Office и Universal Design Studio. Система собрана в центре IBM в Милане из алюминиевых и стальных балок и представляет собой стеклянный куб со сторонами 2,74 м (9 футов). Толщина стекла — 13 мм. «Процессорный» блок с кубитами подвешен под потолком куба и забран в зеркальный кожух, в котором поддерживается предельно низкая температура. Для удобства обслуживания блок вращается вокруг своей оси. Мощность системы — 20 кубитов. Правда, если верить специалистам, одновременное число связанных кубитов не превышает 6, но компания пока не раскрывает этот параметр.

К слову, IBM не делится характеристиками разработки. В описании системы приводится один единственный параметр, которым компания открыто гордится. Это время удержания квантового состояния кубита, которое для IBM Q System One составляет 75 мкс. Кубит (состояние суперпозиции) разрушается под воздействием электромагнитных полей, вибраций и температурных скачков. Поэтому низкая температура, экранирование и другие ухищрения направлены на то, чтобы обеспечить поддержку суперпозиции как можно дольше.

Квантовый «процессор» IBM Q (https://pc.watch.impress.co.jp)

Уточним, на системе IBM Q System One нельзя будет запустить DOOM и майнить крипту. По сути — это аналоговый вычислитель, который оптимальным образом может рассчитывать состояния химических и биологических реакций, в силу аналоговой природы оных. И, конечно же, для прорыва нужны не 20 кубитов (связь которых в подобном объёме также пока не реализована), а много больше. Тем не менее, IBM сделала маленький, но важный шаг в нужном направлении — к расширению сферы причастных к квантовым вычислениям, будь то организации, или отдельные специалисты.