Світ електроніки переживає важкі часи, оскільки майнінг, геополітика і пандемія спричинили «кризу кремнію». У зв’язку з цим багато країн вирішили, що потрібно налагодити виробництво електроніки (зокрема процесорів) на своїй території, а не покладатися тільки на Тайвань і Корею. У Росії це передбачили і почали не тільки робити, а й навіть застосовувати процесори до кризи. Але тут виникають питання: де вони, що за потужністю, де техніка на їхній основі, чи є розвиток і прогрес? Тому ми зібрали інформацію про один із процесорів у цьому матеріалі.
У цьому матеріалі розглядаються тільки процесори «Ельбрус», оскільки «Байкал» є вітчизняною розробкою лише частково, адже в основі «Байкалів» лежить архітектура ARM (ядра Cortex, Mali та інші елементи). У статті ж ідеться про процесори «Ельбрус», побудовані на вітчизняній архітектурі.
«Ельбрус»
Про «Ельбруси» говорили ще роки тому, але останнім часом про них мало що чути. Інформацію про процесори дають рідко і не завжди повну. Тому деякі дані не зовсім свіжі.
«Ельбруси» з’явилися ще в далекі 70-ті й використовувалися в РЛС і системах ПРО. Розвиток відбувався до початку 90-х, потім було не до процесорів. І тільки на початку 2000-х згадали, що в Росії є власні розробки і взялися за «Ельбрус». Так почалися перегони з відставання, у спробі наздогнати західні аналоги.
Основною метою є так зване «імпортозаміщення», щоправда виходить поки що не особливо добре. Головний виробник мікросхем у Росії, компанія «Мікрон», планувала освоїти 45-28 нм до 2018 року, але щось не склалося, і поки що доступне виробництво тільки 65-нм продукції. 65-нм — це техпроцес, на якому виготовляють Ельбрус-4С, але всі вже чули про Ельбрус-8С і 8СВ на 28 нм, які мають виготовляти серійно вже з 2020 року. А у 2021-2022 мають з’явитися Ельбрус-2С3, Ельбрус-12С, Ельбрус-16С на 16-нм. І найбільш вражаюче, на 2025 рік заплановано появу Ельбрус-32C на 7-нм технології.
Виникає питання: і де ж вироблятимуть ці процесори? Відповідь проста: на Тайвані. Проблема в тому, що виробництво не встигає за вченими і випускати процесори, які націлені на «імпортозаміщення», просто ніде. Як і раніше, виробництвом «російських» процесорів займуться за кордоном, найімовірніше в TSMC на Тайвані.
У підсумку все «імпортозаміщення» уткнеться в той самий маленький Тайвань, який і так не справляється із замовленнями з усього світу. Якщо на виготовлення пластин піде близько року (через чергу), то корпусування займе ще близько півроку + логістика. У підсумку будь-яке замовлення, зроблене на Тайвані, дійде до Росії не раніше ніж через півтора року. При цьому «Мікрон» міг би виконати замовлення за 4-6 місяців.
Звичайно, в цьому немає нічого поганого, адже багато виробників дають роботу на аутсорс (AMD, Intel, NVIDIA та інші). Щоправда, Intel вже почала програму з розгортання виробництва в США, за держпідтримки. У Європі теж серйозно задумалися про власне виробництво, а Росія поки що робить тільки архітектуру, що вже добре, але ось із виробництвом поки що проблеми.
У зв’язку з «дефіцитом кремнію» держава виділила багато грошей на вітчизняну мікроелектроніку, але компанії виявилися не зовсім готові до таких вливань. Мінпромторг виділив 20 мільярдів на створення процесорів, але як буде реалізовано кошти поки незрозуміло.
Моделі та характеристики
Спочатку наведемо процесори, які вже випустили.
Процесор
Ельбрус 2000
Ельбрус-S
Ельбрус-2С+
Ельбрус-4С
Ельбрус-1С+
Ельбрус-8С
Ельбрус-8СВ
Рік випуску
2005
2010
2011
2014
20161 квартал
2015 (серійно з 2016)
(серійно з 2020)
Техпроцес, нм
130
90
90
65
40
28
28
Архітектура
Ельбрус
Ельбрус
Ельбрус, ElCore9
Ельбрус
Ельбрус, MGA2, Vivante GC2500
Ельбрус, версія 4
Ельбрус, версія 5
Кількість ядер
1
1
2 (+4 DSP)
4
1 (+1 3D, +1 2D)
8
8
Тактова частота, МГц
300
500
500
800
1000
1300
1500
Продуктивність (32 біта), Гфлопс
4,8
8
28
50
24
250
576
Продуктивність (64 біта), Гфлопс
2,4
4
8
25
12
125
288
Споживана потужність, Вт
6
20
25
45
10
80
90
Кеш рівня 1, КБ (дані + команди)
64 + 128
(64 + 128) / ядро
(64 + 128) / ядро
Кеш рівня 2, МБ
0,25
2
2
8
2
Частина процесорів тільки в планах.
Процесор
Ельбрус-2С3
Ельбрус-12С
Ельбрус-16С
Ельбрус-32C
Рік випуску
(у планах 2021)
(у планах 2021)
(у планах 2021)
за планом у 2025 інж. зразок
Техпроцес, нм
16
16
16
7
Архітектура
Ельбрус 6 покоління,PowerVR GC6650
Ельбрус 6 покоління
Ельбрус 6 покоління
Ельбрус 7 покоління
Кількість ядер
2 (+1 3D, +2 2D, +4 відео)
12
16
32
Тактова частота, МГц
2000
2000
2000
2500
Продуктивність (32 біта), Гфлопс
192
1152
1500
3000
Продуктивність (64 біта), Гфлопс
96
576
750
1500
Споживана потужність, Вт
10
95
130
Кеш рівня 1, КБ (дані + команди)
(64 + 128) / ядро
(64 + 128) / ядро
(64 + 128) / ядро
Кеш рівня 2, МБ
4 2/ядро
12 1/ядро
16 1/ядро
Кеш рівня 3, МБ
24
32
64 сумарно 1 + 2 + 3
Тип вбудованого контролера пам’яті
DDR4-3200 ECC
DDR4-3200 ECC
DDR4-3200 ECC
DDR5 ECC
Кількість каналів обміну з пам’яттю
2
2
8
6
Пропускна здатність шини пам’яті, Гбайт/с
51,2
51,2
200
170
Площа кристала, мм²
222
300
618
Число транзисторів, млн
6000
Максимальна кількість ядер у системі зі спільною пам’яттю (пряме з’єднання)
2
24
64
128
Застосування
«Ельбруси» почали знаходити застосування в обладнанні для держструктур і навколодержавних компаніях. Однак, поки навіть вони не поспішають переходити на вітчизняний продукт. Наразі вже можна придбати планшет, ноутбук, моноблок, міні-ПК, сервер, системний блок із вітчизняним процесором або материнську плату для нього.
У планах випуск багатомісних робочих станцій «Горинич» на «Ельбрус-8С», також було представлено перший сервер відеоконференцзв’язку на процесорі «Ельбрус». МЦСТ опублікувала посібник із програмування на платформі «Ельбрус». З повним списком продукції МЦСТ можна ознайомитися в каталозі. На жаль, ціни в ньому не вказані.
Щоправда, поки так роблять, напевно, тільки справжні патріоти. Процесори знайшли застосування в багатьох видах техніки, на сайті МЦСТ є цілий каталог, у якому можна вибрати щось із продукції. Також кажуть, що на «Ельбрусах» працює портал «Держпослуги».
А наступна заява звучить воістину страшенно насторожуюче: у «Ростелекомі» створюватимуть і адаптуватимуть програмне забезпечення під «Ельбрус». Тільки уявіть, якого прогресу доб’ється мікроелектроніка, якщо ПЗ займеться «Ростелеком». РЖД кілька років тому намагалася отримати комп’ютери на базі російського процесора «Ельбрус», але нічого не вийшло.
Ціни
Поки що російські процесори не можуть скласти гідну конкуренцію іноземним аналогам ні за ціною, ні за потужністю. Варіанти від AMD або Intel явно кращі при виборі процесора для ПК. Та й купити «Ельбрус» або «Байкал» проблематично, оскільки наразі вони з’являються тільки в готових продуктах, які набагато дорожчі за іноземні аналоги.
Відомо, що ноутбук на вітчизняному процесі коштуватиме близько 100 000 рублів. Представили пристрій на виставці ELBRUS TECH DAY 16-17 лютого 2021.
Тести
На ELBRUS TECH DAY співробітники «МЦСТ» розповіли, що продуктивність процесорів зросла в 300 разів порівняно з першим поколінням. Але порівняння здається не зовсім правильним, хоча й дуже показовим. Також на виставці розповіли про процесор «Ельбрус-2С3».
Знайти тести вітчизняних процесорів досить складно. Судячи з них, можна сказати, що прогрес і потенціал є, але поки вітчизняні процесори не дотягують до аналогів за співвідношенням ціна/якість.
Потенційно процесори на архітектурі «Ельбрус» продуктивніші, простіші, надійніші та енергоефективніші за процесори AMD/Intel. Але без АЛЕ не обійтися, адже більшість програм працює в середовищі ×86, тому застосування «Ельбрусів» сильно обмежене.
Звичайно, «Ельбрус» може запускати Windows і програми за допомогою емуляції, але тоді відбувається серйозна втрата потужності, що зводить переваги вітчизняних процесорів нанівець.
Intel Core i7-2600
Ельбрус-2C+
Ельбрус-4С
Кількість ядер
4
2
4
Тактова частота, МГц
3400
500
700
Об’єм кеш-пам’яті, МБ
8
2
8
Кількість процесорів у системі
1
1
4
Обсяг оперативної пам’яті системи, ГБ
16
4
64
У досить старому порівнянні Ельбрус-2C+ і Ельбрус-4С з Intel Core i7-2600 вітчизняні процесори показали непоганий потенціал. Під час тесту перед процесорами стояли такі завдання: архівація за алгоритмом 7zip (стиснення і розпакування), цифрова фільтрація сигналу і шифрування за алгоритмом ГОСТ.
Intel Core i7-2600
Ельбрус-2C+
Ельбрус-4С
Архівація за алгоритмом 7zip (стиснення), Мбайт/с
3,95
0,543
0,665
Архівація за алгоритмом 7zip (розпакування), Мбайт/с
33,437
6,296
8,679
Цифрова фільтрація сигналу, с
1,384
3,469
2,474
Шифрування за алгоритмом ГОСТ, с
2,102
1,601
1,112
Незважаючи на сильне відставання за тактовою частотою, ефективність використання частоти у вітчизняних процесорів вища. Гіпотетично якщо частоти «Ельбрусів» зрівняються з частотами процесорів Intel, то вони можуть виявитися навіть ефективнішими. Але це тільки в теорії. Оскільки, щоб наздогнати Intel, доведеться докласти ще багато зусиль: «Ельбрус-8С» виявився майже в п’ять разів слабкішим за Intel Core i7-7700K за результатами тестів Blender 2.8.
Також є тестове порівняння «Ельбрусів» і «Байкалу». У порівнянні брали участь «Ельбрус-8СВ», «Байкал-М» (без запису екрана), «Ельбрус-8С», «Ельбрус-4С». Результати виявилися цілком очікуваними, топовий «Ельбрус» обійшов «Байкал», але молодші моделі поступилися. Наприкінці відео можна побачити докладні таблиці.
Ба більше, виявилося, що на «Ельбрусах» можна навіть грати. І навіть не в сапера або пасьянс! Ентузіасти запустили і пограли на «Ельбрус-8С» в S.T.A.L.K.E.R.: «Поклик Прип’яті» і «Чисте небо». У Full HD (1920х1080 пікселів) процесор дав змогу грати на 23-28 fps з непоодинокими просіданнями до 15. Непоганий результат, як для процесора на 1,3 ГГц. Втім ви можете самі подивитися на те, як це виглядало.
Також вдалося пограти в Minetest, Doom64EX та інші ігри.
Серед них Return to Castle Wolfenstein і Full Throttle.
Висновки
Надія і потенціал у «Ельбрусів» є, але існує низка проблем:
«Ельбрусам» не вистачає програмної інфраструктури. Через використання емуляторів втрачається перевага в ефективності роботи.
Брак кадрів для роботи і створення ПЗ. Необхідний розвиток не тільки апаратного, а й програмного комплексу.
Відсутність власного виробництва. У МЦСТ немає заводів, тому доводиться замовляти виробництво на Тайвані, оскільки в Росії в принципі немає заводів із технологіями менше 65 нм, коли потрібні 2 8 нм і менше.
Якщо перші дві проблеми впливають на поширення вітчизняних чипів, то остання найсерйозніша. Вона збільшує терміни виробництва, як наслідок компанії можуть не встигнути скористатися квотами або виконати замовлення. Що спричинить репутаційні та фінансові проблеми.
Але найбільша проблема навіть не в цьому. Виявилося, що низка виробників, які просто переклеюють етикетки і продають іноземні рішення як вітчизняні, лобіюють свої інтереси. Зокрема, вони заявляють, що готові зробити перші (якось різко забули про «Ельбруси» і «Байкали») вітчизняні процесори через 5 років і на архітектурі RISC-V.
Суть у тому, що це може призвести до відмови від унікальних розробок у вигляді «Ельбрусу» і дасть змогу ще кілька років продавати іноземне під виглядом вітчизняного, завдяки системі балів, яка дасть змогу обійти обов’язкове використання російських ЦП в електроніці для держустанов.
Таким чином можна сказати, що надії є. Але чи зможе російська мікроелектроніка вирішити всі проблеми і продовжити розвиватися?
Оновлення (02.02.2022): тести і впровадження
У Росії запущено перше виробництво техніки на процесорах «Ельбрус» і «Байкал». «Роселектроніка» представила захищений ноутбук ПЕОМ СТ-К з російськими процесором і материнською платою.
Дві російські компанії «пиляють» багатомільярдні тендери на створення вітчизняних процесорів. Також на ринок потрапили браковані вітчизняні процесори «Ельбрус» — їх перетворили на сувеніри.
Такий вигляд має вітчизняний процесор «Ельбрус-8С» — опубліковано дуже якісні фотографії.
Система фіксації порушень ПДР буде побудована на вітчизняних процесорах «Ельбрус». Російські процесори ніхто не купить, якщо їх не зробити обов’язковими — думка директора АТ «МЦСТ» Олександра Кіма.
Оновлення (2.03.2022): TSMC зупинила виробництво процесорів «Байкал» і «Ельбрус»
Схоже, що розвиток вітчизняних процесорів стає на паузу. Це пов’язано з тим, що тайванська компанія TSMC припинила випуск усіх російських чипів. Відправлення також зупинено
Оновлення (23.03.2022): санкції та вливання держкоштів
ЄС наклав санкції на розробників процесорів «Ельбрус» і «Байкал». Під санкції потрапили: АТ «Байкал Електронікс» (розробник лінійки чипів «Байкал»), АТ МЦСТ (розробник лінійки процесорів «Ельбрус»), ТОВ «НМ-Тех», ТОВ «Модуль» і НТЦ «Модуль».
Тим часом уряд РФ розглядає можливість внесення АТ «МЦСТ» і «Байкал Електронікс», розробників російських процесорів «Байкал» і «Ельбрус», до списку системоутворюючих підприємств. Це дасть дуже великі пільги і вливання коштів. Однак проблему відсутності заводів таким чином не вирішити, адже всі процесори вироблялися на Тайвані.
Оновлення (01.06.2022): процесори «Ельбрус» знаходять застосування — верстати ЧПУ і системи зберігання даних
Російські процесори «Ельбрус» стали основою системи ЧПУ для промислових верстатів. Також було розкрито технічні характеристики системи зберігання даних «Восток 5» на російському процесорі «Ельбрус».
Оновлення (17.06.2022): банкомати та сервери
Для процесорів «Ельбрус» знаходять практичне застосування, наприклад, планується налагодити випуск банкоматів із процесором «Ельбрус», а компанія BITBLAZE готує до серійного виробництва чотири сервери на базі процесора «Ельбрус-8СВ».
Оновлення (07.07.2022): «Ельбрус» і вітчизняні накопичувачі на базі першого вітчизняного SSD-контролера
Компанія Kraftway показала на виставці «Іннопром» перші твердотільні накопичувачі з вітчизняним SSD-контролером К1942ВК018. Працюють вони, за словами представників компанії, в системах з процесором «Ельбрус» — це означає, що в полку вітчизняних комплектуючих прибуло. Щоправда постає питання, наскільки контролер «вітчизняний», оскільки пам’ять у пристроях роблять із чипів Micron і Kioxia.
Оновлення (15.08.2022): тести в іграх
Вітчизняний процесор «Ельбрус» протестували в сучасних іграх — не більше 20 FPS у Cyberpunk 2077.
Оновлення (02.09.2022): ще ігрові тести
Поки з поставками і виробництвом проблеми, процесори тестують в іграх. «Ельбрус-16C» протестували у War Thunder, а також у GTA 5, Cyberpunk 2077 і DOOM.
Оновлення (21.12.2022): подорожчання матплат і затримка поставок
Материнська плата E8C-mITX на базі процесора «Ельбрус-8С» різко подорожчала — за неї треба віддати понад 200 000 рублів.
Готові партії вітчизняних процесорів «Байкал» і «Ельбрус» не відправляють до Росії.
Оновлення (09.02.2023): системні блоки, тести в Geekbench та іграх
У Geekbench були виявлені результати тестування вітчизняного процесора «Ельбрус-8С2» і «Ельбрус-16С». Також було представлено нові системні блоки AdvantiX на базі процесорів «Ельбрус». А Ельбрус-8СВ знову перевірили в іграх — Gothic, Morrowind, S.T.A.L.K.E.R.
Оновлення (07.03.2023): запуск Atomic Heart і тести
Оновлення (25.04.2023): розширення сумісності з ПЗ
Для процесорів «Байкал» і «Ельбрус» знаходять застосування. Тепер, щоб ПЗ могло називатися російським, воно повинно бути сумісним із вітчизняними процесорами та ОС.