Directronica декабрь 2020
ЭКОНОМИКА
Шок, который уже проходит. Перспективы мировой экономики в 2021 году
Нефть по $50, доллар по 70 руб. и пересмотр основ капитализма — в рамках проекта РБК Talks эксперты Андрей Мовчан, Марсель Салихов и Олег Вьюгин представили свое видение мировой экономики после пандемии.
«Так будет жить весь мир»: экономисты дали прогноз на 2021 год
В 2020 году пандемия коронавируса нанесла огромный удар по мировой экономике. Значительная часть населения Земли оказалась заперта по домам на несколько месяцев, миллионы людей остались без работы. Однако появление нескольких вакцин от COVID-19 вселяет надежду на скорое завершение эпидемии и возвращение мира и России к привычной жизни, уверены специалисты. Что ждет экономику нашей страны в следующем году и как быстро она начнет восстанавливаться, прогноз по линку.
РЫНОК
Мировой рынок
На рынке чипов зарегистрирован самый значительный рост продаж за полгода
Мировой рынок полупроводников сохраняет положительную динамику. Согласно данным Ассоциации полупроводниковой промышленности (Semiconductor Industry Association, SIA), объединяющей 98% американских производителей микросхем и две трети зарубежных чипмейкеров, в октябре 2020 года глобальные продажи полупроводников достигли $39 млрд. По сравнению с тем же месяцем 2019 года показатель увеличился на 6%, а относительно сентября 2020-го рост составил 3,1%.
Президент и гендиректор SIA Джон Нойффер (John Neuffer) отметил, что зарегистрированный в октябре годовой подъем стал наибольшим за последние шесть месяцев.
«Мировой полупроводниковый рынок по-прежнему демонстрирует устойчивость к проблемам, вызванным пандемией и другими макроэкономическими факторами», — подчеркнул глава SIA.
С региональной точки зрения самая выраженная восходящая динамика наблюдалась в Северной и Латинской Америке, а также в Китае. На этих рынках зарегистрирован годовой рост на 14,2 и 6,3% соответственно. В Азиатско-Тихоокеанском регионе выручка увеличилась на 5,3%, но в Японии и Европе показатели сократились на 1 и 4,8%.
В помесячном исчислении везде отмечено улучшение показателей: в Европе — на 6%, в Америке — на 3,2%, в Китае — на 2,9%, в Азиатско-Тихоокеанском регионе — на 2,8%, в Японии — на 1,6%.
По итогам всего 2020 года в SIA прогнозируют умеренный подъем полупроводникового рынка. В соответствии со свежим прогнозом World Semiconductor Trade Statistics (WSTS), выручка должна достигнуть $433,1 млрд, что на 5,1% больше результата 2019 года. В следующем году ожидается усиление позитивных трендов, что приведет к росту продаж на 8,4%.
Аналитики IC Insights полагают, что в 2020 году крупнейшей продуктовой категорией полупроводникового рынка вновь будет память DRAM. Объем продаж этого вида микросхем прогнозируется на уровне $65,2 млрд. По темпам роста лидером станет сегмент NAND flash: прибавка в выручке по этой продукции достигнет 25%.
IDC: поставки носимых устройств за год выросли на 35%
Специалисты аналитической компании IDC подвели итоги третьего квартала 2020 года на рынке носимых электронных устройств. Согласно их подсчетам, поставки носимых устройств в годовом выражении выросли на 35,1% и достигли 125 млн штук.
Эксперты IDC объясняют рост действием нескольких факторов. К основным из них отнесены сезонный подъем спроса, выпуск новых моделей крупными участниками рынка и пандемия. Говоря о последнем факторе, аналитики уточняют, что потребители уменьшили расходы на путешествия и смежные виды активности, перенаправив средства на другие статьи расходов. В частности, на электронику, помогающую следить за физической активностью.
Лидером рынка в третьем квартале была компания Apple. Ее доля за год увеличилась с 32,2 до 33,1%. На втором месте находится компания Xiaomi, доля которой за год уменьшилась с 14,5 до 13,6%. Третье место занимает компания Huawei. Ее доля за год увеличилась с 7,9 до 11,0%. На четвертом месте находится компания Samsung, доля которой за год уменьшилась с 9,2 до 9,0%. Пятое место делят компании Fitbit и BoAt, занимающие по 2,6% рынка. Год назад доля первой была равна 3,8%, а второй — 0,8%.
Пандемия повысила спрос на электронные компоненты: TSMC и UMC завалены заказами на год вперед
Спрос на электронные компоненты, порожденный пандемией, и не думает снижаться. Крупнейшие тайваньские контрактные производители полупроводниковых изделий отмечают, что в ряде случаев они обеспечены заказами до конца года. По ряду компонентов возникает серьезный дефицит, который не удастся устранить в ближайшее время.
Издание Nikkei Asian Review со ссылкой на специалистов UMC, занимающихся работой с клиентами, сообщило об отсутствии свободных квот до конца второго квартала следующего года по большинству направлений деятельности, а по некоторым все заказы распределены до самого конца 2021 года. Даже желание клиентов заплатить больше не позволяет UMC своевременно выполнить все заказы в полном объеме. Отмечается, что среди пострадавших от дефицита клиентов UMC есть крупные компании, заказывающие выпуск чипов для работы с Wi-Fi и Bluetooth, — это Intel, MediaTek и Realtek.
TSMC в этом плане тоже не может похвастать соответствием уровня спроса и предложения. По данным источника, основные квоты TSMC на производство компонентов распределены до третьего квартала следующего года. Представители Kinpo Electronics отмечают, что заказанных сейчас компонентов придется ждать шесть, восемь или даже двенадцать месяцев. Производитель дисплеев AU Optronics заявил, что спрос превышает предложение на 10%, и этот разрыв постоянно увеличивается.
Поставляющая ноутбуки компания Quanta Computer за девять месяцев этого года выпустила больше мобильных ПК, чем за весь 2019 год. По итогам всего текущего года она рассчитывает отгрузить рекордные 60 млн ноутбуков. Это будет почти треть емкости всего мирового рынка в текущем году.
По прогнозам IDC, в следующем году рынок персональных компьютеров и планшетов вырастет на 3%. Специалисты Counterpoint Research ожидают, что в следующем году рынок смартфонов увеличится на 10%. Наконец, к росту на двузначное количество процентов готовится рынок автомобильной электроники, который заметно просел в текущем году из-за провала спроса в условиях пандемии и остановки конвейеров многих автопроизводителей. Акции TSMC в этом году выросли в цене на 50%, акции UMC удвоились в цене почти до двадцатилетнего максимума.
Аналитики TrendForce спрогнозировали, что произойдет с ценой на DRAM в следующем квартале
Для рынка памяти DRAM характерно более сбалансированное соотношение спроса и предложения по сравнению с рынком флэш-памяти NAND. Этим будет определяться поведение средней цены продажи DRAM в первом квартале будущего года. Во всяком случае, так считают специалисты аналитической компании TrendForce, подготовившие соответствующий прогноз.
По их подсчетам, распределение поставок DRAM (если считать по информационному объему) выглядит так: DRAM для ПК составляет 13%, серверная DRAM — 34%, мобильная — 40%, графическая — 5%, специализированная — 8%. В преддверии первого квартала 2021 года рынок в течение примерно двух кварталов переживал период корректировки запасов. Теперь покупатели будут склонны снова делать запасы, чтобы застраховаться от риска роста цен в будущем. Это удержит цены от падения. В настоящее время прогнозируется, что в следующем квартале средняя цена продажи DRAM останется на нынешнем уровне или даже немного вырастет.
|
|
IV кв. 2020 г. |
I кв. 2021 г. |
|
DRAM для ПК |
меньше на ~ 10% |
практически без изменений |
|
DRAM для серверов |
меньше на 13 ~ 18% |
больше на 0 ~ 5% |
|
DRAM для мобильных устройств |
дискретная и в корпусах MCP: меньше на 0 ~ 5% |
дискретная и в корпусах MCP: практически без изменений |
|
DRAM для видеокарт |
GDDR5: больше на 5 ~ 10%; GDDR6: практически без изменений |
GDDR5 и GDDR6: больше на 5 ~ 10% |
|
DRAM для потребительской электроники |
D3 и D4: меньше на 0 ~ 5% |
D3: больше на 3 ~ 8%; D4: больше на 0 ~ 5% |
|
Итого: |
меньше на 8 ~ 13% |
немного больше |
Источник: TrendForce, декабрь 2020 г.
К грядущим тенденциям на рынке DRAM можно отнести сокращение выпуска памяти для ПК, обусловленное сезонным снижением спроса на ноутбуки, и уже начавшимся переводом части мощностей на пользующуюся большим спросом память DRAM для мобильных устройств. С точки зрения спроса первый квартал является традиционным межсезоньем для OEM-производителей электронной продукции. Это касается и рынка серверов, но есть вероятность, что производители серверов будут наращивать запасы DRAM в течение первого квартала 2021 года, опасаясь дальнейшего роста цен. В силу этого крупные производители смартфонов, приобретающие память в огромных количествах, имеют возможность поддерживать контрактные цены примерно на одном уровне. Заказчики, делающие меньшие закупки, могут ощутить некоторое повышение контрактных цен. Цены на графическую память DRAM будут иметь небольшую тенденцию к росту, причем цены на GDDR6 вырастут примерно на 5–10%. Это связано с высоким спросом на видеокарты нового поколения, игровые приставки и системы для добычи криптовалют.
Рынок полупроводников до 2024 год вырастет на $90 млрд
Аналитическая компания Technavio подготовила прогноз, относящийся к рынку полупроводниковой продукции. По мнению аналитиков, в ближайшие годы этот рынок будет уверенно расти. Говоря точнее, в период с 2020 по 2024 год среднегодовой рост превысит 4%. Если этот прогноз оправдается, указанный рынок вырастет на $90,80 млрд. Что касается текущего года, рост будет ниже, чем в 2019 году относительно 2018-го.
Среди основных тенденций рынка, способствующих его росту, аналитики выделяют все более широкое применение полупроводниковых микросхем в автомобилях. В числе основных участников рынка они называют компании Broadcom, Infineon Technologies, Intel, Micron Technology, Nvidia, NXP Semiconductors, Qualcomm, Samsung Electronics, SK Hynix и Texas Instruments. В целом, по словам экспертов Technavio, рынок сильно фрагментирован, и в течение прогнозируемого периода степень фрагментации увеличится.
Российский рынок
Предложение по целевому показателю «доля закупленной российской радиоэлектронной продукции»
Торгово-промышленная палата обратилась в Правительство с инициативой установить для госпрограмм обязательный целевой показатель «доля закупленной российской радиоэлектронной продукции». Профильное министерство — Минпромторг — инициативу в целом поддерживает.
Как стало известно CNews, при оценке эффективности всех госпрограмм в России может в обязательном порядке начать использоваться индикатор «доля закупленной российской радиоэлектронной продукции». С соответствующей инициативой непосредственно выступила Торгово-промышленная палата (ТПП).
Свои предложения ТПП оформила письмом за подписью президента организации Сергея Катырина (копия имеется в распоряжении CNews), которое 24 ноября 2020 года было направлено зампреду Правительства России Юрию Борисову, курирующему радиоэлектронную отрасль.
В письме предлагалось поручить Минпромторгу и Минэку рассмотреть и обеспечить принятие разработанных ТПП проектов нормативных актов, которые закрепили бы для госпрограмм вышеупомянутый обязательный целевой показатель, а также утвердили порядок его мониторинга. Законотворческие инициативы направлены на изменение федерального закона № 172-ФЗ «О стратегическом планировании».
Неделю спустя, 30 ноября 2020 года Аппарат Правительства перенаправил письмо ТПП с приложенными к нему документами в Минпромторг, Минэк и Минцифры — с просьбой «рассмотреть, о результатах проинформировать С. Н. Катырина, а копию ответа направить в Аппарат Правительства». Данное сообщение было подписано директором департамента оборонно-промышленного комплекса Правительства Николаем Архиповым (копия письма также имеется в распоряжении редакции).
По данным CNews, на первичную проработку вопроса у обозначенных министерств есть время до 29 декабря 2020 года.
Представители Минпромторга сообщили, что в целом министерство инициативу ТПП поддерживает. «Считаем, что данная мера станет дополнительным стимулом для реализации в стране эффективной политики импортозамещения, — указали собеседники редакции. — Сейчас многие заказчики работают на достижение показателей госпрограмм без оглядки на отечественное оборудование. Эта мера будет способствовать решению комплексной задачи по переходу на российское оборудование, на которую в том числе направлены недавно вышедшие законы о квотировании закупок».
В последнем случае, отметим, речь идет о внедрении планов-графиков для закупок госкомпаниями (по 223-ФЗ) отечественного телеком-оборудования и систем хранения из Реестра российской и евразийской промышленной продукции. Квота на такие товары устанавливается на уровне 30–50% от объема закупок. Отчитываться госкомпаниям придется ежегодно.
По словам представителей Минпромторга, подробная проработка вопроса внедрения для госпрограмм нового целевого показателя планируется в установленном порядке в 2021 года.
«Росэлектроника» создаст первые российские композиты для СВЧ ЭКБ космического назначения
Холдинг «Росэлектроника» госкорпорации «Ростех» разработает технологию промышленного производства полимерных материалов для СВЧ-электроники, применяемой в космических аппаратах. На сегодняшний день аналогичные по функциональным характеристикам композиционные составы в России не выпускаются.
Новые материалы на основе бензоциклобутена используются для межслойной изоляции в высокоплотных электронных модулях. Разработка и внедрение технологии изготовления таких диэлектриков позволит российским производителям ЭКБ отказаться от применения импортных полимеров и обеспечить выпуск современных отечественных изделий микроэлектроники как военного назначения, так и двойного применения. Разработка выполняется по заказу Минпромторга РФ и будет завершена к концу 2022 года.
В составе «Росэлектроники» разработку ведет ЦНИТИ «Техномаш». Свою заинтересованность в перспективных материалах уже выразили концерн «Вега», НИИМЭ, корпорация «Российские космические системы» и другие партнеры предприятия.
«За последние несколько лет ЦНИТИ «Техномаш» в сотрудничестве с РТУ МИРЭА в рамках реализации ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы» сформировал значительный задел в области разработки термостойких диэлектриков для микроэлектроники на основе производных бензоциклобутена и циклофана. Сегодня мы переходим к следующему этапу развития технологии, чтобы реализовать полный инновационный цикл создания нового продукта: от фундаментальных разработок до промышленного производства», — заявил исполнительный директор ЦНИТИ «Техномаш» Станислав Налимов.
Минпромторг раздал 20 млрд рублей на новые российские процессоры
Минпромторг определил исполнителей ОКР по созданию трех новых отечественных микропроцессоров. 20 млрд руб. достались МЦСТ, «Модулю» и «Элвису».
Как выяснил CNews, разработчикам трех новых отечественных микропроцессоров досталось порядка 20 млрд руб. Эти деньги были распределены Минпромторгом в рамках тематических тендеров, итоги которых министерство подвело в середине декабря 2020 года.
Напомним, в конце ноября 2020 года CNews писал о готовности ведомства потратить на процессорные проекты около 21,1 млрд руб. Данная сумма складывалась из начальных цен контрактов в конкурсах на тематические опытно-конструкторские работы (ОКР), объявленных министерством 20 ноября 2020 года. Все они стартовали в рамках реализации мероприятий по подпрограмме «Развитие производства вычислительной техники» госпрограммы «Развитие электронной и радиоэлектронной промышленности» на 2020–2025 годы.
В частности, 7,63 млрд руб. Минпромторг зарезервировал на ОКР «Разработка системы на кристалле для встраиваемых вычислительных комплексов на базе процессорных ядер с архитектурой NeuroMatrix нового поколения» (шифр «Нейро-Б»).
Еще 7,49 млрд руб. министерство выделило на ОКР по созданию микропроцессора «Эльбрус-32С» — для высокопроизводительных серверов. Разработке был присвоен шифр «Процессор-21 (СРВ)».
Наконец, 6 млрд руб. министерство готово было заплатить за ОКР «Разработка доверенного многоядерного процессора для программных маршрутизаторов защищенных сетей» (шифр «МАРКО-240»).
В первых двух из упомянутых тендеров победители были очевидны в силу технических условий, подразумевающих использование наработок конкретных компаний. Исполнителями контрактов станут НТЦ «Модуль» и компания МЦСТ соответственно — разработчики известных на рынке линеек нейропроцессоров и процессоров «Эльбрус». Заявки этих организаций на конкурсы стали единственными в каждой из процедур. Снижать стартовую цену лотов претенденты не стали.
Победитель в третьем конкурсе для редакции был не столь очевиден, но все же CNews на основании некоторых данных техзадания сделал верный прогноз. Контракт с шифром «МАРКО-240» достался научно-производственному центру (НПЦ) «Элвис». Эта организация была наиболее вероятным претендентом на исполнение ОКР в силу того, что в техзадании в разделе «Блоки информбезопасности и управления» было прописано «отечественное доверенное процессорное ядро архитектуры RISCore32». Данная разработка отсылала нас к элвисовской серии чипов «Мультикор».
Впрочем, последний из рассматриваемых здесь тендеров по факту оказался конкурентным. Помимо «Элвиса» заявку на конкурс подало ФГУП НИИ «Квант». Организация не стала снижать сумму контракта, в то время как «Элвис» в своей заявке уменьшил ее на 902 млн руб. — до 5,1 млрд руб. С учетом того, что нестоймостные критерии заявки «Элвиса» также были признаны тендерной комиссией более выгодными для заказчика, чем аналогичные параметры «Кванта», победа досталась разработчикам «Мультикоров».
Таким образом, сумма предстоящих к заключению трех госконтрактов составляет 20,22 млрд руб. Сроком их исполнения в ТЗ указано 31 января 2025 года.
Рынок микроэлектроники засыпал Минпромторг взаимоисключающими просьбами
Отечественные производители и разработчики вычислительной техники просят Минпромторг отложить требование по импортозамещению в системах хранения данных (СХД), вступающее в силу с января. Однако часть разработчиков отечественных комплектующих, напротив, требует не препятствовать процессу, чтобы не сталкивать их с мировыми конкурентами. Минпромторг пока не решил, как поступить.
Консорциум «Вычислительная техника» (АНО ВТ) обратился в Минпромторг в связи с вступлением в силу с 1 января 2021 года требования обязательного применения отечественных процессоров в СХД среднего уровня, рассказал «Ъ» его представитель. В АНО ВТ считают, что применение импортозамещения к таким СХД приведет к провалу для российских производителей целого сегмента рынка объемом более 20 млрд руб., поскольку разработок на отечественном процессоре для систем среднего и высокого уровней нет.
Консорциум просит Минпромторг отказаться от требования по обязательному применению отечественных процессоров для СХД среднего уровня с 2021 года или продлить на три года срок действия уже выданных заключений на включение в реестр российской электроники.
В России есть СХД среднего уровня на отечественных процессорах, ведутся серийные поставки производительных систем хранения на базе процессоров «Эльбрус» и «Байкал», возражает группа отечественных разработчиков в своем обращении в правительство, с которым ознакомился «Ъ».
Инициатива АНО ВТ приведет к тому, что СХД на базе процессоров IBM Power, иностранных плат, корпусов и системного софта будут приравнены к отечественным разработкам, а подобные продукты не защищают российских заказчиков от санкций и проблем с безопасностью, утверждают они.
Разработчики, инвестировавшие в создание полностью отечественных решений, останутся один на один с конкурентами уровня IBM, Huawei, Oracle или Microsoft и без поддержки государства в тот момент, когда продукты готовы начать свой путь на рынке, следует из их письма.
Обращение консорциума отечественных разработчиков СХД поступило, Минпромторг продолжает переговоры с отраслью для выработки консолидированной позиции, сообщили «Ъ» в аппарате правительства. В Минцифры говорят, что формируют позицию по этому вопросу, которую направят в Минпромторг.
Лидером по числу поставленных СХД в России во втором квартале с долей в 56,5% стала российская Yadro (входит в «ИКС Холдинг»), при этом в денежном выражении она уступила лидерство Huawei, заняв 18,1% рынка против 19,7% у китайской компании, следует из отчета IDC.
Если говорить об Intel-архитектуре, то отечественные СХД начального и среднего уровня не уступают привычным зарубежным системам, а в высоком классе (Hi-End) на российских производителей рассчитывать нельзя, говорит руководитель направления импортозамещения компании «Крок» Наталья Софронова.
Однако круг поддерживаемого софта для отечественных серверов на российских процессорах пока не отвечает всем потребностям клиентов, указывает она.
СХД для работы на системах среднего и высокого уровня встречаются у единичных российских разработчиков, например Yadro, отмечает заместитель руководителя департамента аппаратных решений Softline Сергей Гринцевич. Отечественные решения на процессорах семейства «Эльбрус» работают в сегменте средних СХД, подтверждает директор технологической практики KPMG в России и СНГ Сергей Вихарев. Перенос сроков перехода на отечественные решения может замедлить темпы инвестирования в разработку, а отставание от мировых вендоров может даже усилиться, полагает он.
Поскольку СХД среднего уровня уже включают функции резервирования, репликации и т. д., это важный элемент закрепления российских производителей в сегменте старшего класса (Hi-End), отмечает Сергей Вихарев. Решение вопросов уступающей по сравнению с иностранными вендорами производительности и иногда стабильности работы, по его словам, потребует инвестиций и устойчивых правил регулирования.
ТЕХНОЛОГИИ
SK Hynix запустила в серию «первую в мире» 176-слойную 4D NAND
Компания SK Hynix объявила о завершении разработки «самой многослойной в отрасли» 176-слойной флэш-памяти типа TLC 4D NAND плотностью 512 Гбит. В ноябре образцы памяти были отправлены производителям контроллеров.
Производитель продвигает память, которую он называет 4D NAND, начиная с 96-слойной памяти с ловушкой заряда (Charge Trap Flash или CTF). Особенностью 4D NAND является интеграция под слоями с ячейками памяти слоя с периферийными цепями. По подсчетам SK Hynix, переход к выпуску 176-слойной памяти позволил получать на 35% больше памяти из одной пластины по сравнению с флэш-памятью 4D NAND предыдущего поколения. Время доступа при чтении удалось сократить на 20%, применив новую технологию выбора массива ячеек, а скорость передачи данных — увеличить на 33%, до 1,6 Гбит/с.
К поставкам новой памяти SK Hynix планирует приступить в середине следующего года, начав с памяти для мобильных устройств, в случае которой прирост скорости чтения достигает 70%, а скорости записи — 35%. Позже начнутся поставки микросхем для потребительских и корпоративных SSD.
Новый метод синтеза нанополосок сделает их доступными для массового применения
Российские ученые предложили превосходящий аналоги метод синтеза структурно правильных графеновых нанополосок — материала с перспективами применения в гибкой электронике, солнечных батареях, светодиодах и лазерах. Разработанная коллективом оригинальная технология осаждения из газовой фазы дешевле и производительнее, чем применяемая сегодня самосборка нанополосок на подложке из благородного металла.
Работа опубликована в The Journal of Physical Chemistry C. Электроника на основе кремния планомерно приближается к пределу своих возможностей, и возникает вопрос: что заменит этот материал в будущем? Несмотря на свои прославленные электронные свойства, графен — двумерный лист атомов углерода — сам по себе не может стать основой электроники будущего. В отличие от полупроводников вроде кремния, графен не переключается между проводящим и непроводящим состоянием, а ведет себя как металл. Из-за этого он не пригоден для изготовления транзисторов, на которых строится вся электроника.
Зато если нарезать графен на узкие полоски, то они при условии отсутствия дефектов и при правильной геометрии краев обладают полупроводниковыми свойствами. Такие «наноленты» уже используются в экспериментальных транзисторах с неплохими характеристиками, причем эластичность материала дает возможность делать устройства гибкими. Существуют технологические сложности при интеграции 3D-устройств и 2D-материалов, но принципиальных препятствий для использования нанополосок в электронике нет.
Благодаря своей сравнительной дешевизне и масштабируемости, предложенная российским коллективом ученых технология синтеза атомарно правильных многослойных нанополосок типа 7А приближает момент, когда этот материал сможет широко применяться в производстве электронных и оптических устройств, превосходящих нынешние аналоги.
Новый материал позволил создать прототип самообучающегося устройства
Ученые НИЦ «Курчатовский институт» в составе исследовательской группы получили перспективный материал для создания самообучающихся нейроморфных вычислительных систем. Их энергоэффективность превосходит традиционные компьютеры на несколько порядков. Новый материал, изготовленный по оригинальной технологии, обладает всеми необходимыми характеристиками для имитации нейронных контактов биоподобной вычислительной системы. На его основе был создан прототип самообучающегося роботизированного устройства. Результаты этого исследования опубликованы в журнале Physical Review Applied.
«Идеальная нейроморфная система должна обладать высокой вычислительной эффективностью и низким энергопотреблением. Приблизиться к этим показателям удается за счет имитации структурных особенностей человеческого мозга. Нейроморфные устройства состоят из специальных материалов «с эффектом памяти» (мемристоров), которые воспроизводят функции нейронных контактов», — пояснил начальник отдела ресурсных центров НИЦ «Курчатовский институт» Андрей Емельянов. По словам ученого, эти технологии открывают огромные возможности для решения различных когнитивных задач, таких как обработка текста и речи, распознавание образов, принятие решений.
Новый материал представляет собой слоистую структуру из ниобата лития с включением металлических нанокристаллов. Он был изготовлен путем последовательного нанесения тонких пленок методом ионно-лучевого осаждения. Исследователи обнаружили, что концентрация металлических нанокристаллов в материале оказывает значительное влияние на его свойства. Варьируя состав тонких пленок, им удалось подобрать «идеальные» параметры, при которых нанокомпозит демонстрирует наилучшие характеристики.
Разработанный учеными материал гораздо точнее имитирует искусственные нейронные контакты по сравнению с традиционными металлооксидными полупроводниками. Причиной тому — механизмы, по которым этот нанокомпозит функционирует в нейроморфном устройстве. Как и в живой системе, обработка сигнала здесь имеет аналоговый характер, а изменение силы связи между искусственными нейронами осуществляется за счет изменения концентрации и диффузии ионов.
Отличительной особенностью нового материала является то, что созданная на его основе нейроморфная система способна имитировать свойство «пластичности» мозга. Так, в живом организме дофамин может регулировать силу взаимодействия между нейронами, а в новом устройстве эту роль играют искусственные нейромедиаторы. Преимущество такой системы заключается в том, что процесс ее обучения не требует присутствия «учителя». Устройство само корректирует свою работу путем взаимодействия со средой, которая является источником так называемых «наград» и «наказаний».
На основе нового нанокомпозита ученые создали массивы мемристоров и сконструировали прототипы нейроморфных систем. Пилотные испытания показали, что такие биоподобные устройства способны «адаптироваться» к различным начальным условиям. Это открывает перспективы создания больших нейроморфных систем, обладающих способностью к самообучению.
В работе приняли участие специалисты НИЦ «Курчатовский институт» и Воронежского государственного технического университета.
Физики приблизились к созданию топологических кубитов
Ученым удалось впервые получить квантовые состояния Майораны в двумерном сверхпроводящем материале. Это еще один шаг на пути создания топологических кубитов. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Израильские исследователи придумали, как превратить планки ОЗУ в Wi-Fi-передатчики
В очередной раз скомпрометирован один из основных принципов строгой секретности — полное отключение компьютера с ценными данными от любых сетей. Инженеры из Израиля нашли способ передавать данные с одного устройства на другое при помощи электромагнитного излучения от обычных модулей оперативной памяти.
Впечатляющий трюк под названием AIR-FI продемонстрировал Мордехай Гури (Mordechai Guri) из Университета имени Бен-Гуриона в Негеве (BGU, Ben-Gurion University of the Negev). Как у него с коллегами получилось реализовать подобную технологию передачи данных, Гури описал в подробной статье, опубликованной на портале arXiv.
Принцип атаки лежит на поверхности: основной радиодиапазон стандарта Wi-Fi — 2,4 ГГц — совпадает с наиболее распространенной частотой работы оперативной памяти (ОЗУ) стандартов DDR3 и DDR4. Значит, приемник Wi-Fi способен уловить электромагнитные волны, испускаемые модулями ОЗУ во время работы. А излучают их любые электронные устройства под напряжением. Оставалось только разработать протоколы передачи данных, а также программное обеспечение (ПО) как для передачи, так и для улавливания сигналов.
Несущий информацию сигнал формируется строго синхронизированными по времени обращениями к памяти. Для передачи достаточно выполнить сравнительно простой код на зараженном компьютере: его можно встроить практически в любое прикладное ПО и сделать необнаруживаемым для большинства систем защиты.
Самое главное — подобный алгоритм не мешает нормальной работе компьютера, не требует прав администратора и может быть реализован в любой операционной системе. Следовательно, даже использование виртуальной машины (VM) для непроверенного на безопасность кода не спасет от утечки.
Схема работы принимающего оборудования несколько сложнее. Такой сигнал нельзя увидеть, как обычную Wi-Fi-сеть, в списке подключений. Он относительно широкополосный и довольно слабый. Но его реально засечь, анализируя интерференцию наведенного оперативной памятью излучения с существующими сетями либо выделяя на фоне радиошума. Для этого требуется доступ к радиомодулю смартфона или ноутбука на низком уровне — что не проблема, ведь у злоумышленника будет время подготовить приемник. В своих экспериментах, один из которых показан на видео, Гури смог добиться скорости передачи данных на уровне 100 бит/с и эффективной дальности порядка нескольких метров.
Внимательный читатель заметит, что далеко не все модули оперативной памяти работают на частоте 2400 МГц, и будет прав. Вариант с иными параметрами ОЗУ Мордехай Гури тоже проверил. Согласно его анализу, такая атака будет сложнее, но незначительно. Злоумышленнику придется добавить в код модули, отвечающие за изменение частоты памяти.
Причем необязательно именно на 2,4 ГГц — нужны целые кратные этого значения. Ведь если вдаваться в детали, то реальная частота работы памяти, промаркированной как работающая на 2400 МГц, не превышает 1200 МГц (для шины данных, сами модули — 300 МГц).
Американские ученые провели квантовую телепортацию на 44 км и готовятся увеличить дистанцию
Летом этого года в Чикаго был представлен план создания в США квантового Интернета. Квантовые сети (не путать с квантовым шифрованием) до неузнаваемости преобразят области хранения, передачи и обработки информации. В этом месяце ученые из Fermilab с партнерами сделали значительный шаг в направлении создания квантового Интернета. Они доказали возможность мгновенной передачи квантового состояния по оптическим сетям на 44 км.
Квантовая телепортация осуществляется на запутанных кубитах, разнесенных на расстояние. В опыте Fermilab использовались обычные однофотонные датчики, оптические сети и новое лабораторное оборудование. Точность передачи квантового состояния кубита к связанному с ним и удаленному на 44 км другому кубиту составила 90%, что считается предельно высокой точностью. В будущих экспериментах ученые собираются установить новый рекорд по дальности телепортации и по числу связанных кубитов. В перспективе это поможет совершать распределенные квантовые вычисления по типу кластерных, но без узкого места в виде ограничений пропускной способности сети.
Новосибирские ученые разработали технологию формирования наноприборов для нейроморфных систем и нанофотоники
Исследователи добились управляемого синтеза высококачественных монокристаллов диоксида ванадия (VO2) на трехмерных наноструктурах кремния, а также селективного роста массивов наноколец VO2. Эти результаты могут использоваться для создания высококачественных логических наноэлементов в нейроморфных компьютерах, «умных» метаматериалов, сенсоров и оптических фотонных устройств. Авторская технология основана на широко используемой кремниевой технологии, что открывает перспективы для быстрого промышленного внедрения. Работа сотрудников Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН (ИФП СО РАН) и Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН (ИНХ СО РАН) поддержанаРоссийским научным фондом, результаты опубликованы в журнале CrystEngComm.
Благодаря кремниевой технологии созданы компьютеры, сотовые телефоны и другие электронные устройства. Однако кремниевые приборы практически достигли своих предельных параметров. Для дальнейшего прогресса и увеличения быстродействия процессоров при одновременном уменьшении энергопотребления нужны новые материалы с бóльшим спектром функциональных свойств, чем у кремния. Такие материалы есть, но их промышленное применение затруднено, поскольку их качество и уровень технологий производства приборов на их основе — низкие. Специалисты ИФП СО РАН и ИНХ СО РАН предложили решение проблемы, интегрировав синтез диоксида ванадия — материала с новыми свойствами — в существующую кремниевую технологию.
Привлекательность диоксида ванадия для электроники будущего в том, что его монокристаллы могут очень быстро переходить из полупроводникового состояния в металлическое. Однако при обычном фазовом переходе параметры кристаллической решетки изменяются на один процент, что приводит к разрушению кристалла, если синтезировать его на подложке из кремния. Решение этой проблемы исследователи предложили в своей предыдущей работе, вырастив нанокристаллы на вершинах кремниевых наноигл, диаметром около 20 нм. В этом случае площадь соприкосновения нанокристалла с такой «подложкой» кремния минимальна, и разрушения не происходит. Нанокристаллы VO2 служили у авторов резистивными переключателями с рекордной энергоэффективностью и долговечностью — ученые показали, что можно совершить более 10 млрд обратимых переходов из металлического состояния в полупроводниковое.
«Мы формируем практически все элементы приборов из кремния, используя кремниевую технологию, и только на финальном этапе, в заданных местах: на кремниевых наноплощадках или иглах синтезируем монокристаллы VO2. Такой подход открывает возможность массового формирования высокоточных, дешевых VO2 наноприборов», — объясняет соавтор статьи заведующий лабораторией физики и технологии трехмерных наноструктур ИФП СО РАН член-корреспондент РАН Виктор Яковлевич Принц.
Ранее в мире в основном синтезировались и исследовались поликристаллические пленки VO2. Низкое качество таких пленок не позволяло использовать их для электронных приложений. Например, в 2015 году рекордное количество переключений, которое выдерживали пленки, не превышало 1 млн, что означало деградацию прибора после секунды воздействия мегагерцового сигнала. Миллиарды кремниевых транзисторов в сотовых телефонах и компьютерах безотказно работают, прежде всего, потому, что они формируются практически из идеального монокристалла кремния.
Трехмерные массивы наноколец оксида ванадия могут служить, в частности, оптическими резонаторами в перестраиваемых метаматериалах. Это дает новые возможности для динамического управления светом, в том числе для развития быстродействующих систем передачи и обработки информации
«Часто, чтобы получить результат, необходимы нестандартные решения. Для формирования уникальных наноколец VO2 мы использовали особенности глубокого травления кремния с применением попеременных процессов ионного травления и пассивации, известного под названием «Бош-процесс». При таком процессе на стенках вертикальных и трехмерных структур формируются «гребешки», обусловленные цикличностью процесса. Именно на этих «гребешках», опоясывающих вытравленные цилиндрические наноструктуры кремния, нам удалось селективно синтезировать VO2 и тем самым сформировать трехмерные массивы замкнутых колец VO2. Важно отметить, что Бош-процесс очень широко применяется в промышленности, что открывает для нашей технологии возможность внедрения в производство. Мы предполагаем, что наш подход можно распространить на другие перспективные материалы», — добавляет Виктор Принц.
Пресс-служба ИФП СО РАН
Новые эластичные «батареи» заряжают носимые устройства от дыхания пользователя
Международная группа исследователей во главе с учеными из Университета штата Пенсильвания (США) разработала эластичную систему, которая собирает энергию от дыхания и движения человека, чтобы заряжать «умные» носимые устройства — например, фитнес-браслеты, сообщает портал EurekAlert!. Выводы ученых опубликованы в журнале Nano Energy.
По словам авторов работы, современные версии батарей и суперконденсаторов, питающих носимые и растягиваемые устройства для контроля и диагностики состояния здоровья, имеют множество недостатков, включая низкую плотность энергии и недостаточную эластичность.
Альтернативой батареям являются микросуперконденсаторы – устройства накопления энергии, которые могут дополнять или заменять литий-ионные батареи в носимых устройствах. Из преимуществ: микросуперконденсаторы небольшого размера, обладают высокой удельной мощностью. Из недостатков: они имеют «многослойную» сложенную геометрию, поэтому эти источники энергии плохо растягиваются, из-за чего их сложно соединить с носимой электроникой.
Поэтому ученые решили исследовать альтернативные архитектуры устройств. Они обнаружили, что расположение ячеек микросуперконденсаторов змейкой позволяет конфигурации растягиваться и изгибаться в мостиках — местах, которые соединяют ячейки. При этом главные элементы микросуперконденсаторов меньше деформируются.
Чтобы создать такую «решетку», исследователи использовали ультратонкие нанолисты цинк-фосфор и трехмерную лазерно-индуцированную графеновую пену — высокопористый самонагревающийся наноматериал. Также команда заметно улучшила электрическую проводимость зарядного устройства. Это доказало, что массивы суперконденсаторов могут эффективно накапливать энергию, необходимую для питания носимого устройства.
Разработчики пошли еще дальше и дополнили новую систему технологией, которая преобразует механическое движение пользователя в электрическую энергию. Такая комбинация создала систему с автономным питанием.
«Когда у нас есть этот модуль беспроводной зарядки, основанный на трибоэлектрическом наногенераторе, мы можем собирать энергию от движения пользователя — например, сгибания локтя, дыхания или речи», — отмечают авторы.
Законодательство
Льготы программистам, упрощение получения госуслуг, «умные» счетчики — какие законы вступают в силу в январе
Налоговый маневр в ИT-отрасли
Налог на прибыль для ИT-компаний снизится до 3%. Они также будут платить в государственные внебюджетные фонды не 14, а 7,6%. В ПФР будет отчисляться 6%, в соцстрах — 1,5%, в бюджет ОМС — 0,1%. Льгота по страховым взносам будет бессрочной.
Предполагается, что налоговый маневр сделает российскую юрисдикцию привлекательнее для ИT-бизнеса и будет способствовать развитию этой отрасли.
В декабре были опубликованы разъяснения о порядке правоприменения федерального закона № 265 «О внесении изменений в часть вторую Налогового кодекса Российской Федерации» («налоговый маневр»), они подготовлены Минфином совместно с ФНС и Минцифры России при участии ИT-компаний.
«Умные» счетчики
Многоквартирные дома, вводимые в эксплуатацию после строительства, с 1 января должны быть оснащены «умными» приборами учета электрической энергии
«Регуляторная гильотина»
Признается утратившим силу и перестает действовать на территории РФ ряд нормативно-правовых актов правительства РФ, федеральных органов исполнительной власти, актов РСФСР и СССР, содержащих обязательные требования, соблюдение которых оценивается при осуществлении госконтроля (надзора). Это позволит убрать избыточные требования к бизнесу.
Отечественные процессоры в СХД
С 1 января 2021 вступает в силу норма о реализации оборудования СХД (системы хранения данных) по коду 26.20.2 только на российских процессорах.
Цифровые регуляторные песочницы
С 28 января вводится особый экспериментальный правовой режим для проектов в сфере цифровых инноваций. «Песочницы» позволяют компаниям и юрлицам, занимающимся разработкой новых продуктов и услуг в этой сфере, проводить в ограниченной среде экспериментальное внедрение без риска нарушить действующее законодательство. «Песочница» рассматривается в первую очередь как прообраз нового правового регулирования.
1 декабря, 2005
7 ноября, 2022