Технология RISC-V: Швейцария и баланс сил в индустрии микрочипов

Искусственный интеллект резко увеличил мировой спрос на полупроводники, особенно на высокопроизводительные чипы для центров обработки данных и обучения нейросетей. Масштабные инвестиции в ИИ-инфраструктуру сделали этот сегмент одним из главных драйверов роста всей полупроводниковой отрасли. Keystone

Гонка, призом в которой станет технологическое превосходство в сфере полупроводников, дополнительно усиливает геополитическую напряжённость в отношениях между ведущими мировыми державами. Базирующаяся в Швейцарии технология с открытым исходным кодом ставит целью не допустить концентрации ключевых решений в руках нескольких стран и корпораций.

В мире программного обеспечения такое уже было: операционная система Linux с открытым исходным кодом на протяжении десятилетий служит альтернативой продукции таких гигантов, как Microsoft. Нечто подобное сегодня происходит и в сфере аппаратных технологий. Так называемое «движение RISC-V» (произносится «Риск-Файв») ставит перед собой цель изменить архитектуру рынка микропроцессоров.

Международная ассоциация с полным наименованием RISC-V International AssociationВнешняя ссылка уже шесть лет работает в Цюрихе, предпочитая не привлекать к себе лишнего внимания. Эта некоммерческая структура отвечает за развитие и поддержку «открытой архитектуры набора команд», так называемой Instruction Set Architecture (ISA). Речь идёт о фундаментальной технологической спецификации, которая определяет, каким образом программный код преобразуется в команды для микросхем.

Открытый характер такой архитектуры потенциально предоставляет более мелким компаниям значительно большую свободу при проектировании цифровых устройств и снижает их зависимость от продукции и инженерных решений ограниченного круга крупных поставщиков. Архитектура ISA образует критически важный интерфейс между программным и аппаратным обеспечением, переводя машинный код в конкретные инструкции для микросхем. Любое цифровое устройство нуждается в ISA: без неё компьютеры и смартфоны не функционировали бы, были бы невозможны системы на основе искусственного интеллекта, а автомобили лишились бы современных цифровых ассистентов.

«Стимулирует весь рынок»

В настоящее время подавляющее большинство цифровых систем в мире зависит всего от двух вариантов ISA: один был разработан американской корпорацией Intel, другой — британской компанией ARM. Именно эти две фирмы получают львиную долю лицензионных доходов, предоставляя третьим сторонам доступ к своим архитектурам на условиях строгих ограничений.

Такая ситуация увеличивает издержки разработчиков и сужает возможности адаптации аппаратных решений под конкретные задачи. Особое значение такая структура рынка имеет для стартапов, создающих следующее поколение полупроводниковых микросхем с учётом развития искусственного интеллекта.

Ограниченность выбора на рынке ISA усиливает влияние властей США и Великобритании на мировой рынок микрочипов. Открытый стандарт, такой как RISC-V, предоставляет разработчикам аппаратных решений более широкое пространство для инноваций при заметно меньших накладных затратах. «Мы можем использовать RISC-V для дифференциации нашей технологии без лицензионных ограничений», — говорит Алессандро Аймар (Alessandro Aimar), основатель и технический директор швейцарского стартапа Synthara.

По его словам, появление по всему миру множества небольших компаний в полупроводниковой отрасли «стимулировало весь рынок. Сектор технологий на основе кремния сегодня переживает наиболее динамичный этап своей истории с начала 1990-х годов. Главные драйверы — искусственный интеллект и RISC-V». Проект RISC-V был создан в 2010 году в Калифорнийском университете в Беркли (University of California, Berkeley). Подобно всемирной паутине, он начинался как академическая инициатива, направленная на стимулирование инноваций.

За последние годы вокруг ассоциации RISC-V сформировалось целое глобальное сообщество, включающее более 4 500 образовательных учреждений, стартапов и крупных коммерческих партнёров. Среди участников — американские корпорации Nvidia, Microsoft и Google, а также китайские компании Huawei, Tencent и Alibaba. Привлекательность проекта связана с тем, что открытая архитектура ISA способна обеспечить нейтральную технологическую платформу, что особенно важно в условиях торговых конфликтов. Кроме того, она может снижать издержки, ускорять темпы НИОКР в области микрочипов и обспечивать конкуренцию на рынке.

Стратегическое преимущество

Крупные компании уже интегрируют компоненты RISC-V, ядра, микропроцессоры и ускорители, в свою продукцию; одна только компания Nvidia в 2024 году поставила более миллиарда чипов на основе ядер RISC-V. Компоненты RISC-V используются в автомобилях, носимой электронике, центрах обработки данных и суперкомпьютерах, а также в проектах по освоению космоса, реализуемых в США и Европе. Швейцарская юрисдикция ассоциации стала её важным стратегическим преимуществом.

Ассоциация была создана в 2015 году в штате Делавэр, США, однако в 2020 году перенесла свою штаб-квартиру в Цюрих, с тем чтобы избежать потенциального политического давления в условиях усиливающихся ограничений в сфере экспорта и торговли полупроводниками. Тогдашний генеральный директор ассоциации Калиста Редмонд (Calista Redmond) отмечала, что многие участники чувствовали бы себя «гораздо комфортнее», если бы организация была зарегистрирована не в США. Нынешний генеральный директор Андреа Галло (Andrea Gallo) подчёркивает, что ассоциация по-прежнему отвечает за поддержание и развитие архитектуры ISA, но не вмешивается в вопросы её использования.

«Мы строго соблюдаем торговое законодательство всех стран, — заявил недавно Андреа Галло. — Нахождение в Швейцарии отражает нашу институциональную нейтральность: мы действуем вне зависимости от географии и культурных различий». Швейцарская компания Synthara также рассматривает такую открытую архитектуру в качестве инструмента обеспечения своей технологической независимости. «Необходимости зависеть от архитектуры, доступ к которой может быть ограничен по политическим причинам, больше нет. Такие компании, как мы, больше не обязаны получать разрешения британских властей на использование технологий ARM», — говорит Алессандро Аймар.

В то же время в Конгрессе США звучат опасения по поводу использования RISC-V Китаем с целью укрепления собственного потенциала в области производства полупроводников. В 2023 году специальный комитет Палаты представителей США по Китаю направил письмо в Министерство торговли США с выражением обеспокоенности возможными «рисками для национальной безопасности» в связи с применением RISC-V в Китае «для обхода экспортных ограничений и ускоренного развития технологий проектирования микрочипов».

«Всем найдётся место»

Тем не менее, как отмечает Франк Гюркайнак (Frank GürkaynakВнешняя ссылка), директор Института проблем проектирования микроэлектроники (Institut für Integrierte Systeme) при швейцарской Высшей технической школе Цюриха (ETH Zürich), открытая архитектура пока не способна в полной мере конкурировать с лидерами отрасли: «Крупные компании инвестируют сотни миллионов в разработку наиболее сложных микросхем. Они не будут использовать открытый стандарт, если не будут уверены в его долгосрочной стабильности».

Тем не менее работа по дальнейшему развитию экосистемы RISC-V продолжается. Ассоциация сотрудничает с сообществом Linux с целью формирования единой открытой экосистемы, объединяющей программное обеспечение, архитектуру ISA и соответствующие аппаратные решения. Согласованное развитие всех трёх компонентов, а также создание устойчивой системы технической поддержки — это ключевые условия для выхода на уровень ведущих игроков рынка.

«Создать новый процессор технически в целом не так уж и сложно, — отмечает Франк Гюркайнак. — Гораздо сложнее обеспечить полноценное взаимодействие программной экосистемы с аппаратной частью. Для того чтобы ноутбук работал, требуется совокупность усилий, эквивалентная сотням лет инженерного труда». Стратегическая цель RISC-V International Association — сделать формат RISC-V предпочтительным стандартом ISA на мировом рынке. При этом речь не идёт о вытеснении действующих лидеров. «Рынок настолько велик и растёт настолько быстро, что в нём найдётся место для самых разных моделей», — подчёркивает Андреа Галло.

Русскоязычная версия материала создана с использованием искусственного интеллекта, затем адаптирована для целевой аудитории и прошла тщательную редакционную обработку и проверку журналистами SWI swissinfo.ch (ИП / НК / АП).