eng
Выпуск #6/2025
Е. Иванова
В СТРАНЕ ЕСТЬ ЭКСПЕРТИЗА ДЛЯ СОЗДАНИЯ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ САПР МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ
В СТРАНЕ ЕСТЬ ЭКСПЕРТИЗА ДЛЯ СОЗДАНИЯ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ САПР МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ
Просмотры: 1117
DOI: 10.22184/1992-4178.2025.247.6.14.20
В стране есть экспертиза для создания отечественной САПР микроэлектроники
Рассказывает директор по разработке ПО АО «НПО «КИС»
Е. Н. Иванова
Долгое время на российском рынке разработки электроники, и особенно – микроэлектроники, доминировали зарубежные средства автоматизированного проектирования. Создавались и отечественные САПР, однако полноценных российских решений для маршрута проектирования изделий микроэлектроники не было. Хотя вопрос разработки российских САПР микроэлектроники поднимался – в том числе с позиций обеспечения доверенности проектируемых изделий, было широко распространено мнение, что создавать альтернативу продуктам таких гигантов, как Synopsys, Siemens EDA или Cadence, нет смысла, поскольку это потребует слишком больших ресурсов и длительного времени.
С уходом с российского рынка западных разработчиков САПР электроники этот вопрос приобрел особую актуальность. Начались активные работы в данном направлении.
О том, что сделано в этой области за последнее время, какие задачи и в какие сроки планируется решить, будет ли российская САПР микроэлектроники коммерческим продуктом
и как меняется отношение к этому проекту в отрасли, нам рассказала директор по разработке программного обеспечения АО «Научно-производственное объединение «Критические информационные системы» (АО «НПО «КИС») Госкорпорации «Росатом» Елена Николаевна Иванова.
Елена Николаевна, вопрос создания отечественных САПР в области микроэлектроники поднимался и до ухода с российского рынка ведущих мировых компаний-разработчиков таких решений. Сейчас же он рассматривается как один из самых актуальных для отрасли. Каково текущее положение дел по данному направлению?
Действительно, о разработке отечественных САПР говорилось и ранее, но тогда это воспринималось отраслью с большим скептицизмом. Всё было хорошо отлажено, у отечественных разработчиков был доступ к самым передовым решениям, которые создавались и отрабатывались десятилетиями, и казалось, что смысла догонять лидеров нет. Если бы в конце 2021 года меня спросили, чем я буду заниматься через год, я бы вряд ли сказала, что это будет создание отечественной САПР.
Однако, когда западные компании ушли с российского рынка, оставив пользователей с незакрытыми контрактами, а сотрудников – тех, кто не захотел уехать, – с приличным выходным пособием, эта тема зазвучала с новой силой. С 2022 года она стала особенно активно прорабатываться в рамках Министерства промышленности и торговли РФ. В середине 2022 года я была приглашена поработать в структуре министерства и совместно с коллегами подготовить основу для дорожной карты разработки САПР – описать маршруты проектирования, включая основные этапы и модули, а также потребности в людях и компетенциях, необходимых для каждого из данных модулей.
За период примерно с июля по конец декабря 2022 года удалось найти в России коллективы и отдельных специалистов, обладающих соответствующими компетенциями. Они были готовы вписаться в разработку отечественных САПР электроники, но им был нужен кто-то, кто помог бы выстроить ее модульную структуру. Было видно, что экспертиза в стране есть, но она была разрознена и «зажата» в рамках инициативных работ, в основном выполняемых вузами.
После того как были разработаны карты основных маршрутов, Департаментом цифровых технологий Минпромторга России было принято решение о постановке НИР по разработке полноценной дорожной карты, а также сразу восьми ОКР по созданию отдельных модулей, которые еще не представляли собой полноценного маршрута, а являлись дополнением к ранее начатому проекту «Обсидиан».
Разработка дорожной карты осуществлялась в два этапа. Сначала мы сделали обзор текущего уровня в мире и в России, обозначили требования к доведению САПР до мирового уровня исходя из того, что мы обнаружили на тот момент. А потом, проанализировав имеющуюся информацию, мы превратили ее в дорожную карту, придав табличный вид трем с лишним тысячам страниц. Получилась подробная и системная картина как имеющегося задела, так и плана работ по многим направлениям электронных САПР до 2030 года и далее.
Данный документ был утвержден Минпромторгом России в 2024 году и стал частью программы развития отечественного электронного машиностроения. На текущий момент дорожная карта находится в реализации. После ее утверждения Минпромторгом России были поставлены три большие системные работы, которые на выходе должны дать достаточные маршруты для проектирования изделий под доступные отечественные фабрики. Создание цифрового маршрута координирует АО «МНТЦ МИЭТ», а маршрутов создания аналоговых и СВЧ интегральных схем – АО «НПО «КИС» ГК «Росатом». Сейчас мы уже достаточно далеко продвинулись в разработке средств проектирования по данным маршрутам и в конце следующего года планируем представить завершенные САПР базового уровня, как это и предполагается согласно дорожной карте.
Почему работа по координации разработки двух маршрутов поручена АО «НПО «КИС» и как осуществляется ваше взаимодействие с АО «МНТЦ МИЭТ»?
АО «НПО «КИС» было создано в сентябре 2022 года во исполнение Указа Президента РФ от 30 марта 2022 года № 166. Согласно данному документу, АО «НПО «КИС» специализируется на разработке, производстве, технической поддержке и сервисном обслуживании доверенных программно-аппаратных комплексов для критической информационной инфраструктуры. Поскольку обеспечение доверенности должно выполняться на всех этапах создания программно-аппаратных комплексов, начиная от разработки отдельной микросхемы, средства проектирования также являются неотъемлемой частью этого процесса. Поэтому то, что вопрос создания отечественной САПР электроники находится в компетенции АО «НПО «КИС», вполне логично.
В то же время АО «МНТЦ МИЭТ», дочернее предприятие Московского института электронной техники, является интегратором в проектировании цифровых интегральных микросхем и аппаратуры, а также в сфере автоматизации таких маршрутов. Но это не значит, что мы действуем разрозненно. Работа ведется по единой дорожной карте, а поскольку в перспективе предполагается создание в том числе средств смешанного проектирования, мы должны действовать скоординированно.
Когда мы выносили проекты ОКР по базовым маршрутам на обсуждение в рабочей группе
по САПР при Совете по развитию электронной промышленности Минпромторга России и далее в ИЦК «Электроника и микроэлектроника», где проекты рассматривали уже представители промышленности, одним из требований ИЦК было именно то, что мы должны скоординировать цифровой и аналоговый маршруты в отношении входных и выходных параметров, а также базы данных (БД). Сама по себе база данных по воле случая разрабатывается в рамках цифрового маршрута. Однако мы плотно взаимодействуем по этому вопросу, обмениваемся данными по общему принципу построения БД, чтобы мы могли ее использовать совместно. Это важный аспект, потому что БД – по сути, «скелет» САПР: вокруг нее создаются программные инструменты, скрипты и т. п.
Вы сказали, что идея создания отечественной САПР ранее вызывала скептицизм в отрасли. Изменилось ли отношение к этому вопросу сейчас?
Да, отношение изменилось. Еще в 2023 году, когда мы планировали первые ОКР, была настоящая «битва» за то, чтобы они были поставлены. Многие говорили, что разработчики никогда не будут пользоваться отечественными решениями. Некоторые даже предлагали мне отказаться от идеи создания САПР и сосредоточиться на поддержке «трофейных» продуктов. Но я говорила в ответ, что подобная задача – не уровень Минпромторга. Создать небольшую группу, достаточную для такой поддержки, может каждое предприятие самостоятельно, если оно хочет продолжать пользоваться этими решениями. Задача же на уровне отрасли иная: получить собственную систему, которую можно использовать в промышленных проектах и которую можно в дальнейшем развивать с учетом роста потребностей предприятий-разработчиков и возможностей российских фабрик.
Был и другой вид оппонентов – те, кто считал, что всё можно построить на решениях с открытым кодом. Причем у них были достаточно весомые аргументы: определенные задачи удавалось решить с помощью таких инструментов, то есть «теорема существования» была доказана: чип спроектировали, изготовили, он работает. Но открытый код может быть достаточен, когда речь идет об исследовательских или учебных проектах, а не о задачах, стоящих перед промышленностью. Поэтому нужно было доказывать, что, например, необходима отдельная работа по созданию топологического редактора для цифрового маршрута, что инструменты с открытым кодом не перекрывают реальные потребности.
Сейчас отношение отрасли к этой задаче постепенно меняется – от «я никогда этим пользоваться не буду» до «давайте попробуем». Многие из тех, кто раньше не воспринимал эту работу всерьез, сейчас готовы по крайней мере включиться в тестирование разрабатываемой САПР. А это, на мой взгляд, самое важное: без участия пользователей никакое ПО невозможно разрабатывать, развивать, улучшать. Если не будет обратной связи от тех, кто применяет САПР в ежедневной работе, мы не сможем двигаться вперед.
Также считаю важным отметить, что видна серьезность намерений Минпромторга России реализовать это начинание. В министерстве данное направление курирует директор Департамента цифровых технологий Владимир Святославич Дождёв, и я, как человек, много лет посвятивший продвижению и внедрению САПР электроники, могу сказать, что и он, и его коллеги очень детально вникли во все нюансы данного проекта. Благодаря этому они при оценке стоящих задач и принятии решений могут опираться не только на мнение рабочей группы по САПР при Совете по развитию электронной промышленности, но
и на свое собственное понимание проекта. Такое глубокое профессиональное погружение со стороны работников министерства вызывает совершенно искреннее уважение и меняет в корне весь процесс согласования и постановки работ. Всё конструктивно и по делу.
Но ведь действительно САПР ведущих мировых разработчиков развивались долгое время, в них вложены огромные средства. Ставиться ли задача создать продукт, способный конкурировать с ними, или же главная цель – получить собственное, независимое, решение, пусть и уступающее передовым средствам проектирования?
Я думаю, что этот вопрос будет носить тактический характер. На текущий момент Минпромторг не ставит задачу создать продукт, который будет конкурировать с Synopsys или Cadence. Сейчас создаются три базовых маршрута, при этом нужно понимать, что с коммерческой точки зрения аналоговому и СВЧ-маршрутам трудно быть успешными на нашем рынке: просто у нас нет достаточного количества потенциальных клиентов, чтобы в относительно короткой перспективе окупить данную разработку.
В то же время было бы неправильно полагаться на то, что государство будет вечно дотировать это направление, поэтому в качестве конечной цели мы ставим создание коммерческого продукта.
Базовая версия, которая планируется к выходу в конце 2026 года, по цифровому маршруту будет включать логический, топологический синтез, физическую верификацию, то есть, в принципе, будет перекрываться цепочка от RTL до GDSII. Аналоговый и СВЧ-маршруты будут содержать редактор схем, средство моделирования, топологический редактор, физическую верификацию, экстракцию паразитных параметров.
А далее начнется работа над, как мы это называем, расширенной версией. Во-первых, это предполагает создание средств смешанного аналого-цифрового моделирования. Во-вторых, будет расширяться функционал по отдельным модулям. Данная разработка будет вестись параллельно альфа-, бета-тестированию и доработке базовых маршрутов, которые будут выпущены в 2026 году, и результаты этих тестирований и доработок также будут учитываться в расширенной версии. Кроме того, в планы включаются такие направления, как проектирование фотошаблонов, изделий фотоники, антенн и проч. В дорожной карте те САПР, которые непосредственно связаны с микроэлектроникой, мы разбили на 12 поднаправлений, но есть смежные направления, которые так или иначе – может быть, моделями, может быть, входными и выходными данными – взаимодействуют друг с другом. И тут нет границ. Важно было для себя очертить круг задач на эту конкретную работу. Есть темы, которые пока ждут своего часа. Например, репозиторий СФ-блоков – это вообще необъятная задача. Или библиотека материалов и система конструирования новых материалов с заданными свойствами – этого нет в отдельно выделенной строке, данная тема «спрятана» в смешанных САПР. Задачи появляются по мере расширения понимания темы и выявления компетенций и существующих потребностей. Есть ряд идей, которые мы будем стремиться отразить в постановке новых ОКР, в рамках рабочей группы будем определять, кто может взять на себя эти работы.
Таким образом, в соответствии с разработанной дорожной картой, к 2032 году мы должны выпустить «целевую» версию и максимально близко приблизиться к существующим коммерческим продуктам на мировом рынке. Конечно, трудно поверить, что она будет в полной мере соответствовать по своему функционалу продуктам таких компаний, как Synopsys, Siemens EDA или Cadence, но мы будем к этому стремиться; для плановых технических и производственных заделов ее точно должно быть достаточно.
А будем ли мы непосредственно конкурировать с теми или иными зарубежными продуктами и, если да, то как мы будем это делать – это, как я сказала, вопрос тактический. Я очень надеюсь, что такая возможность у нас будет если не на российском рынке, то на рынках дружественных зарубежных стран. Я только за конкуренцию, потому что она позволит нам лучше развиваться.
На рынке существуют зарубежные САПР не только западных, но и азиатских разработчиков. Возможна ли в будущем конкуренция с ними? Как в принципе мог бы выглядеть рынок САПР электроники в нашей стране в 2032 году, если ваши планы в полной мере реализуются?
Конечно, прогнозы на несколько лет вперед строить сложно, учитывая, что на рынок влияет множество внешних факторов, и ситуация, как мы видели в последние годы, может меняться очень быстро.
Но на мой взгляд, в ближайшие годы западные разработчики САПР на наш рынок не вернутся. При этом, конечно, останется возможность пользоваться «трофейными» версиями САПР. В то же время те решения азиатских разработчиков, которые мы видим сейчас, не достигают уровня мировых лидеров, и я думаю, что в целом по функциональности, точности и прочим характеристикам наш продукт будет сравним с ними, а в чем-то даже лучше.
При этих вводных, встав на место разработчика микросхем, можно порассуждать следующим образом. Есть три возможности. Первая – воспользоваться азиатской САПР, однако есть вопросы в отношении ее функционала и того, как с ней работать. Получить поддержку будет намного сложнее; могут возникнуть сложности с тем, чтобы разобраться в документации; вопрос доверенности останется открытым. Да и стоимость азиатских продуктов, вероятнее всего, будет по меньшей мере не ниже, чем нашей САПР. Вторая возможность – работать в «трофейной» САПР. Это проверенные и мощные решения, которые с большой долей вероятности останутся бесплатными, но будут вопросы с доверенностью и поддержкой, сложности с изготовлением схем. Но если разработка проекта идет за счет средств компании, а разработчики – квалифицированные ребята, то выбор может пасть на этот вариант. И третий путь – использовать отечественную САПР, которая, как мы ожидаем, при приемлемой стоимости будет обладать достаточными возможностями для проектирования тех изделий, которые будут разрабатываться нашими дизайн-центрами. При этом будет обеспечена доверенность маршрута проектирования, а поддержка будет оказываться российскими специалистами на родном языке.
Рассуждая далее, можно сказать, что у некоторых разработчиков, возможно, возникнут сомнения в том, что российская САПР, будучи сравнительно новым продуктом, окажется недостаточно отработанной и будет работать не совсем корректно. Но это можно будет легко проверить с помощью тех же «трофейных» САПР.
Кроме того, мы ожидаем поддержки от Минпромторга России в том, что будет создана система мотивации для разработчиков ЭКБ применять отечественную САПР, в частности в форме начисления за ее использование дополнительных баллов локализации продукции. И в этом случае, как мне видится, перевес в пользу варианта с российским решением будет очевиден. Если предприятие разрабатывает проект, ориентированный в том числе на регулируемый рынок, применение отечественной САПР обеспечит ему дополнительные преференции, которых не удастся получить, если для разработки использовать «трофейное» или покупное азиатское ПО. Мы обсуждаем и другие варианты стимулирования применения отечественных САПР российскими дизайн-центрами, чтобы это было им выгодно и интересно.
Многие предприятия привыкли работать в САПР западных компаний. Не станет ли эта привычка препятствием для перехода на российское решение?
Конечно, переход на продукт, отличный от того, к которому привыкли инженеры предприятия, – непростой процесс. Но это не значит, что это будет препятствием, которое невозможно преодолеть. Основываясь на своем опыте, могу сказать, что, когда западные разработчики САПР конкурировали на российском рынке, предприятия тоже переходили с одной системы на другую.
И здесь основным фактором является качество поддержки. Если заказчик, пользуясь соответствующей лицензией, понимает, что поддержка будет обеспечена
на высоком уровне, что он не останется с продуктом один на один в той или иной ситуации, что все вопросы будут оперативно решаться, то он делает выбор в пользу такого продукта. Это обычная практика.
И здесь мы оказываемся в более выгодном положении в сравнении с зарубежными продуктами, поскольку наши разработчики близко, они открыты к диалогу и, еще раз отмечу, отсутствует языковой барьер. А в текущей ситуации поддержка западных САПР в нашей стране вообще не осуществляется со стороны их разработчиков.
Как выстраивается ваша работа с фабриками, с тем чтобы разрабатываемая САПР позволила проектировать ЭКБ, которое потом можно будет изготовить на имеющихся производственных мощностях?
Это еще одна грань нашей работы по созданию полноценного продукта для автоматизированного проектирования электроники. Конечно, проработка взаимодействия нашего решения с технологическими процессами фабрик требует времени. Получив от фабрики PDK, мы должны адаптировать его к нашей САПР. Затем мы должны сделать некий тестовый кристалл, чтобы проверить работоспособность данного решения. После успешного завершения этого этапа, фактически, открывается возможность предлагать рынку наш продукт для проектирования изделий с последующим их изготовлением на данной фабрике. В принципе, это обычный путь для любой коммерческой компании, работающей в данной сфере. Но мы еще в самом начале пути, и, как я уже говорила, базовая версия отечественной САПР не будет коммерческой, поэтому на этапе тестовых проектов на российских фабриках с использованием их PDK нам бы очень помогла поддержка со стороны государства.
Сейчас мы уже начали эту работу с ведущими отечественными кристальными производствами. По аналоговому маршруту мы взаимодействуем с НИИМЭ,
по СВЧ – с НПП «Исток» имени А. И. Шокина.
Также в перспективе мы ожидаем выстраивания взаимодействия с азиатскими фабриками. Мы открыты к тому, чтобы адаптировать PDK тех зарубежных производств, которые готовы с нами работать.
До появления дорожной карты по разработке отечественной САПР электроники рядом компаний в России создавались в том числе коммерческие инструменты проектирования.
Удается ли использовать эти наработки в вашем проекте?
Конечно. Работа по выявлению имеющегося задела в том числе в коммерческом секторе была одним из ключевых этапов разработки дорожной карты.
В течение почти полугода мы изучали рынок и находили команды, которые ранее не появлялись на радаре Минпромторга. Более того, когда началась активность по постановке ОКР, к нам многие стали приходить сами. Причем потребовалось приложить усилия и для того, чтобы выделить действительно компетентные команды и отсеять тех, кто просто пришел за государственными деньгами, не имея ни опыта, ни потенциала принести пользу проекту.
Как я уже говорила, первые ОКР были в определенной степени привязаны к проекту «Обсидиан». Во многом он лег в основу цифрового маршрута. В рамках этого проекта, можно сказать, «теорема о существовании» была доказана: разработчикам удалось замкнуть маршрут, на его основе была спроектирована тестовая микросхема. Но значительного функционала всё же не хватало, был выявлен ряд нюансов, требующих проработки. Собственно, результаты проекта нельзя считать полноценной САПР, но можно говорить, что он сформировал хорошую базу для дальнейшей работы.
Сейчас к реализации задач, обозначенных в дорожной карте, подключилось множество команд. Среди них есть команды из вузов, институтов РАН, коммерческих компаний. Над цифровым маршрутом сейчас в основном работают московские команды. Ими разрабатываются, в частности, парсер для SystemVerilog, симулятор для верификации, топологический редактор, инструменты экстракции паразитных параметров, DRC, LVS. В разработке аналогового маршрута задействованы команды из Москвы и Нижнего Новгорода. Здесь в основу легла разработанная российской компанией система «Симика». Над маршрутом СВЧ гибридных и монолитных интегральных схем и объемных устройств работают томские разработчики, обладающие сильными компетенциями и хорошим заделом в этой области, а также команды из Самары и Севастополя. Умышленно не упоминаю названия конкретных компаний: возможно, некоторые из них не хотели бы привлекать к себе лишнее внимание при нынешних геополитических условиях и санкционных ограничениях.
Мы привлекли к работе над проектом и компании, которые обладают большим опытом разработки коммерческих САПР, но не в сфере электроники. Их опыт очень полезен, поскольку они умеет упаковывать продукт, делать так, чтобы он был удобен инженеру. Привести ПО к законченному виду, сделать его не только функциональным, но и привлекательным, удобным, правильно его позиционировать и продвигать – это отдельное искусство, к сожалению, далеко не всегда доступное даже тем компаниям, которые умеют реализовывать сложные инженерные проекты. Поэтому эти компетенции тоже очень нужны нам, если мы хотим создать полноценную САПР. И эта работа не менее важна, чем разработка функционала отдельных модулей.
Важно отметить, что мы не прекращаем поиск команд и отдельных специалистов, которые могут принести пользу проекту. Когда мы написали дорожную карту, многие опасались, что этот документ жестко зафиксирует и сам процесс разработки, и состав его участников, что мы «зальем всё бетоном». Но это не так. Карта писалась, исходя из тех сведений, которые были у нас в конце 2023 года. Ее задача – предоставить Минпромторгу точку отсчета, базу, от которой можно оттолкнуться. В ней прописаны те возможности, которые нам удалось выявить на тот момент, и потребности на будущее – по каждому этапу.
Например, мы видели, что по определенному направлению у нас есть, скажем, 10 человек, но через два года нам понадобится 30. Будут ли эти люди, мы не знаем. А возможно, у нас будет больше людей и ресурсов, чем мы планировали, ведь мы продолжаем находить команды, о которых мы раньше не знали. И конечно, исходя из текущей ситуации, дорожная карта вполне может быть скорректирована, адаптирована под новые возможности.
Привлекаются ли к этой деятельности бывшие сотрудники российских подразделений западных компаний?
Да. В нашей стране были сравнительно большие группы разработчиков у Siemens EDA (в прошлом – Mentor Graphics) и Cadence, были разработчики и у Synopsys, базировавшиеся в Санкт-Петербурге. Люди из Cadence практически все остались в России. Некоторые из них сейчас в составе команд вузов и коммерческих компаний, которые задействованы в разработке отечественных САПР. Из Siemens EDA часть уехала, часть работает с нами. К сожалению, из разработчиков Synopsys практически никого не осталось. Ряд оставшихся специалистов из этих компаний перешли на работу в подразделения китайских разработчиков САПР – прежде всего Huawei и Primarius, но некоторые из них сейчас переходят в российские компании и организации и присоединяются к нашему проекту.
На самом деле, высококлассных специалистов в области САПР в нашей стране очень мало. Этому вопросу даже было посвящено отдельное заседание «Кадровое обеспечение САПР электроники и микроэлектроники» в рамках ЦИПР-2025. Все говорят в один голос: «Кадров нет, кадры нужно активно готовить». Конечно, причины такой ситуации понятны: в стране нет собственной школы разработки САПР. Долгое время почти не было предприятий, работавших в данном направлении, поэтому трудоустроиться специалисту по САПР было сложно. Молодежь не видела перспектив в этой области. Почти все опирались на зарубежный коммерческий софт, им учили пользоваться будущих разработчиков ЭКБ в вузах.
Но теперь ситуация изменилась: по данному направлению активно ставятся образовательные программы в ПИШ и в университетах, поскольку вузы включились
в текущие ОКР по разработке САПР; коллективы обозначают свои потребности на будущее, чтобы после завершения ОКР не растерять команду и компетенции. Молодые специалисты начали проявлять интерес к этому направлению. Они видят интересные проекты и, что очень важно руководителей, которые подходят к своей работе не формально, а по-настоящему мотивируют свои команды, налаживают продвижение решений и обеспечивают их финансовый успех.
Мы видим одной из наших задач приумножение имеющихся в стране компетенций и стараемся создать такие условия, чтобы те золотые головы, которые у нас есть,
не потерялись, не сменили область деятельности, и чтобы к ним присоединялись новые талантливые ребята.
Спасибо за интересный рассказ.
С Е. Н. Ивановой беседовал Ю. С. Ковалевский
Рассказывает директор по разработке ПО АО «НПО «КИС»
Е. Н. Иванова
Долгое время на российском рынке разработки электроники, и особенно – микроэлектроники, доминировали зарубежные средства автоматизированного проектирования. Создавались и отечественные САПР, однако полноценных российских решений для маршрута проектирования изделий микроэлектроники не было. Хотя вопрос разработки российских САПР микроэлектроники поднимался – в том числе с позиций обеспечения доверенности проектируемых изделий, было широко распространено мнение, что создавать альтернативу продуктам таких гигантов, как Synopsys, Siemens EDA или Cadence, нет смысла, поскольку это потребует слишком больших ресурсов и длительного времени.
С уходом с российского рынка западных разработчиков САПР электроники этот вопрос приобрел особую актуальность. Начались активные работы в данном направлении.
О том, что сделано в этой области за последнее время, какие задачи и в какие сроки планируется решить, будет ли российская САПР микроэлектроники коммерческим продуктом
и как меняется отношение к этому проекту в отрасли, нам рассказала директор по разработке программного обеспечения АО «Научно-производственное объединение «Критические информационные системы» (АО «НПО «КИС») Госкорпорации «Росатом» Елена Николаевна Иванова.
Елена Николаевна, вопрос создания отечественных САПР в области микроэлектроники поднимался и до ухода с российского рынка ведущих мировых компаний-разработчиков таких решений. Сейчас же он рассматривается как один из самых актуальных для отрасли. Каково текущее положение дел по данному направлению?
Действительно, о разработке отечественных САПР говорилось и ранее, но тогда это воспринималось отраслью с большим скептицизмом. Всё было хорошо отлажено, у отечественных разработчиков был доступ к самым передовым решениям, которые создавались и отрабатывались десятилетиями, и казалось, что смысла догонять лидеров нет. Если бы в конце 2021 года меня спросили, чем я буду заниматься через год, я бы вряд ли сказала, что это будет создание отечественной САПР.
Однако, когда западные компании ушли с российского рынка, оставив пользователей с незакрытыми контрактами, а сотрудников – тех, кто не захотел уехать, – с приличным выходным пособием, эта тема зазвучала с новой силой. С 2022 года она стала особенно активно прорабатываться в рамках Министерства промышленности и торговли РФ. В середине 2022 года я была приглашена поработать в структуре министерства и совместно с коллегами подготовить основу для дорожной карты разработки САПР – описать маршруты проектирования, включая основные этапы и модули, а также потребности в людях и компетенциях, необходимых для каждого из данных модулей.
За период примерно с июля по конец декабря 2022 года удалось найти в России коллективы и отдельных специалистов, обладающих соответствующими компетенциями. Они были готовы вписаться в разработку отечественных САПР электроники, но им был нужен кто-то, кто помог бы выстроить ее модульную структуру. Было видно, что экспертиза в стране есть, но она была разрознена и «зажата» в рамках инициативных работ, в основном выполняемых вузами.
После того как были разработаны карты основных маршрутов, Департаментом цифровых технологий Минпромторга России было принято решение о постановке НИР по разработке полноценной дорожной карты, а также сразу восьми ОКР по созданию отдельных модулей, которые еще не представляли собой полноценного маршрута, а являлись дополнением к ранее начатому проекту «Обсидиан».
Разработка дорожной карты осуществлялась в два этапа. Сначала мы сделали обзор текущего уровня в мире и в России, обозначили требования к доведению САПР до мирового уровня исходя из того, что мы обнаружили на тот момент. А потом, проанализировав имеющуюся информацию, мы превратили ее в дорожную карту, придав табличный вид трем с лишним тысячам страниц. Получилась подробная и системная картина как имеющегося задела, так и плана работ по многим направлениям электронных САПР до 2030 года и далее.
Данный документ был утвержден Минпромторгом России в 2024 году и стал частью программы развития отечественного электронного машиностроения. На текущий момент дорожная карта находится в реализации. После ее утверждения Минпромторгом России были поставлены три большие системные работы, которые на выходе должны дать достаточные маршруты для проектирования изделий под доступные отечественные фабрики. Создание цифрового маршрута координирует АО «МНТЦ МИЭТ», а маршрутов создания аналоговых и СВЧ интегральных схем – АО «НПО «КИС» ГК «Росатом». Сейчас мы уже достаточно далеко продвинулись в разработке средств проектирования по данным маршрутам и в конце следующего года планируем представить завершенные САПР базового уровня, как это и предполагается согласно дорожной карте.
Почему работа по координации разработки двух маршрутов поручена АО «НПО «КИС» и как осуществляется ваше взаимодействие с АО «МНТЦ МИЭТ»?
АО «НПО «КИС» было создано в сентябре 2022 года во исполнение Указа Президента РФ от 30 марта 2022 года № 166. Согласно данному документу, АО «НПО «КИС» специализируется на разработке, производстве, технической поддержке и сервисном обслуживании доверенных программно-аппаратных комплексов для критической информационной инфраструктуры. Поскольку обеспечение доверенности должно выполняться на всех этапах создания программно-аппаратных комплексов, начиная от разработки отдельной микросхемы, средства проектирования также являются неотъемлемой частью этого процесса. Поэтому то, что вопрос создания отечественной САПР электроники находится в компетенции АО «НПО «КИС», вполне логично.
В то же время АО «МНТЦ МИЭТ», дочернее предприятие Московского института электронной техники, является интегратором в проектировании цифровых интегральных микросхем и аппаратуры, а также в сфере автоматизации таких маршрутов. Но это не значит, что мы действуем разрозненно. Работа ведется по единой дорожной карте, а поскольку в перспективе предполагается создание в том числе средств смешанного проектирования, мы должны действовать скоординированно.
Когда мы выносили проекты ОКР по базовым маршрутам на обсуждение в рабочей группе
по САПР при Совете по развитию электронной промышленности Минпромторга России и далее в ИЦК «Электроника и микроэлектроника», где проекты рассматривали уже представители промышленности, одним из требований ИЦК было именно то, что мы должны скоординировать цифровой и аналоговый маршруты в отношении входных и выходных параметров, а также базы данных (БД). Сама по себе база данных по воле случая разрабатывается в рамках цифрового маршрута. Однако мы плотно взаимодействуем по этому вопросу, обмениваемся данными по общему принципу построения БД, чтобы мы могли ее использовать совместно. Это важный аспект, потому что БД – по сути, «скелет» САПР: вокруг нее создаются программные инструменты, скрипты и т. п.
Вы сказали, что идея создания отечественной САПР ранее вызывала скептицизм в отрасли. Изменилось ли отношение к этому вопросу сейчас?
Да, отношение изменилось. Еще в 2023 году, когда мы планировали первые ОКР, была настоящая «битва» за то, чтобы они были поставлены. Многие говорили, что разработчики никогда не будут пользоваться отечественными решениями. Некоторые даже предлагали мне отказаться от идеи создания САПР и сосредоточиться на поддержке «трофейных» продуктов. Но я говорила в ответ, что подобная задача – не уровень Минпромторга. Создать небольшую группу, достаточную для такой поддержки, может каждое предприятие самостоятельно, если оно хочет продолжать пользоваться этими решениями. Задача же на уровне отрасли иная: получить собственную систему, которую можно использовать в промышленных проектах и которую можно в дальнейшем развивать с учетом роста потребностей предприятий-разработчиков и возможностей российских фабрик.
Был и другой вид оппонентов – те, кто считал, что всё можно построить на решениях с открытым кодом. Причем у них были достаточно весомые аргументы: определенные задачи удавалось решить с помощью таких инструментов, то есть «теорема существования» была доказана: чип спроектировали, изготовили, он работает. Но открытый код может быть достаточен, когда речь идет об исследовательских или учебных проектах, а не о задачах, стоящих перед промышленностью. Поэтому нужно было доказывать, что, например, необходима отдельная работа по созданию топологического редактора для цифрового маршрута, что инструменты с открытым кодом не перекрывают реальные потребности.
Сейчас отношение отрасли к этой задаче постепенно меняется – от «я никогда этим пользоваться не буду» до «давайте попробуем». Многие из тех, кто раньше не воспринимал эту работу всерьез, сейчас готовы по крайней мере включиться в тестирование разрабатываемой САПР. А это, на мой взгляд, самое важное: без участия пользователей никакое ПО невозможно разрабатывать, развивать, улучшать. Если не будет обратной связи от тех, кто применяет САПР в ежедневной работе, мы не сможем двигаться вперед.
Также считаю важным отметить, что видна серьезность намерений Минпромторга России реализовать это начинание. В министерстве данное направление курирует директор Департамента цифровых технологий Владимир Святославич Дождёв, и я, как человек, много лет посвятивший продвижению и внедрению САПР электроники, могу сказать, что и он, и его коллеги очень детально вникли во все нюансы данного проекта. Благодаря этому они при оценке стоящих задач и принятии решений могут опираться не только на мнение рабочей группы по САПР при Совете по развитию электронной промышленности, но
и на свое собственное понимание проекта. Такое глубокое профессиональное погружение со стороны работников министерства вызывает совершенно искреннее уважение и меняет в корне весь процесс согласования и постановки работ. Всё конструктивно и по делу.
Но ведь действительно САПР ведущих мировых разработчиков развивались долгое время, в них вложены огромные средства. Ставиться ли задача создать продукт, способный конкурировать с ними, или же главная цель – получить собственное, независимое, решение, пусть и уступающее передовым средствам проектирования?
Я думаю, что этот вопрос будет носить тактический характер. На текущий момент Минпромторг не ставит задачу создать продукт, который будет конкурировать с Synopsys или Cadence. Сейчас создаются три базовых маршрута, при этом нужно понимать, что с коммерческой точки зрения аналоговому и СВЧ-маршрутам трудно быть успешными на нашем рынке: просто у нас нет достаточного количества потенциальных клиентов, чтобы в относительно короткой перспективе окупить данную разработку.
В то же время было бы неправильно полагаться на то, что государство будет вечно дотировать это направление, поэтому в качестве конечной цели мы ставим создание коммерческого продукта.
Базовая версия, которая планируется к выходу в конце 2026 года, по цифровому маршруту будет включать логический, топологический синтез, физическую верификацию, то есть, в принципе, будет перекрываться цепочка от RTL до GDSII. Аналоговый и СВЧ-маршруты будут содержать редактор схем, средство моделирования, топологический редактор, физическую верификацию, экстракцию паразитных параметров.
А далее начнется работа над, как мы это называем, расширенной версией. Во-первых, это предполагает создание средств смешанного аналого-цифрового моделирования. Во-вторых, будет расширяться функционал по отдельным модулям. Данная разработка будет вестись параллельно альфа-, бета-тестированию и доработке базовых маршрутов, которые будут выпущены в 2026 году, и результаты этих тестирований и доработок также будут учитываться в расширенной версии. Кроме того, в планы включаются такие направления, как проектирование фотошаблонов, изделий фотоники, антенн и проч. В дорожной карте те САПР, которые непосредственно связаны с микроэлектроникой, мы разбили на 12 поднаправлений, но есть смежные направления, которые так или иначе – может быть, моделями, может быть, входными и выходными данными – взаимодействуют друг с другом. И тут нет границ. Важно было для себя очертить круг задач на эту конкретную работу. Есть темы, которые пока ждут своего часа. Например, репозиторий СФ-блоков – это вообще необъятная задача. Или библиотека материалов и система конструирования новых материалов с заданными свойствами – этого нет в отдельно выделенной строке, данная тема «спрятана» в смешанных САПР. Задачи появляются по мере расширения понимания темы и выявления компетенций и существующих потребностей. Есть ряд идей, которые мы будем стремиться отразить в постановке новых ОКР, в рамках рабочей группы будем определять, кто может взять на себя эти работы.
Таким образом, в соответствии с разработанной дорожной картой, к 2032 году мы должны выпустить «целевую» версию и максимально близко приблизиться к существующим коммерческим продуктам на мировом рынке. Конечно, трудно поверить, что она будет в полной мере соответствовать по своему функционалу продуктам таких компаний, как Synopsys, Siemens EDA или Cadence, но мы будем к этому стремиться; для плановых технических и производственных заделов ее точно должно быть достаточно.
А будем ли мы непосредственно конкурировать с теми или иными зарубежными продуктами и, если да, то как мы будем это делать – это, как я сказала, вопрос тактический. Я очень надеюсь, что такая возможность у нас будет если не на российском рынке, то на рынках дружественных зарубежных стран. Я только за конкуренцию, потому что она позволит нам лучше развиваться.
На рынке существуют зарубежные САПР не только западных, но и азиатских разработчиков. Возможна ли в будущем конкуренция с ними? Как в принципе мог бы выглядеть рынок САПР электроники в нашей стране в 2032 году, если ваши планы в полной мере реализуются?
Конечно, прогнозы на несколько лет вперед строить сложно, учитывая, что на рынок влияет множество внешних факторов, и ситуация, как мы видели в последние годы, может меняться очень быстро.
Но на мой взгляд, в ближайшие годы западные разработчики САПР на наш рынок не вернутся. При этом, конечно, останется возможность пользоваться «трофейными» версиями САПР. В то же время те решения азиатских разработчиков, которые мы видим сейчас, не достигают уровня мировых лидеров, и я думаю, что в целом по функциональности, точности и прочим характеристикам наш продукт будет сравним с ними, а в чем-то даже лучше.
При этих вводных, встав на место разработчика микросхем, можно порассуждать следующим образом. Есть три возможности. Первая – воспользоваться азиатской САПР, однако есть вопросы в отношении ее функционала и того, как с ней работать. Получить поддержку будет намного сложнее; могут возникнуть сложности с тем, чтобы разобраться в документации; вопрос доверенности останется открытым. Да и стоимость азиатских продуктов, вероятнее всего, будет по меньшей мере не ниже, чем нашей САПР. Вторая возможность – работать в «трофейной» САПР. Это проверенные и мощные решения, которые с большой долей вероятности останутся бесплатными, но будут вопросы с доверенностью и поддержкой, сложности с изготовлением схем. Но если разработка проекта идет за счет средств компании, а разработчики – квалифицированные ребята, то выбор может пасть на этот вариант. И третий путь – использовать отечественную САПР, которая, как мы ожидаем, при приемлемой стоимости будет обладать достаточными возможностями для проектирования тех изделий, которые будут разрабатываться нашими дизайн-центрами. При этом будет обеспечена доверенность маршрута проектирования, а поддержка будет оказываться российскими специалистами на родном языке.
Рассуждая далее, можно сказать, что у некоторых разработчиков, возможно, возникнут сомнения в том, что российская САПР, будучи сравнительно новым продуктом, окажется недостаточно отработанной и будет работать не совсем корректно. Но это можно будет легко проверить с помощью тех же «трофейных» САПР.
Кроме того, мы ожидаем поддержки от Минпромторга России в том, что будет создана система мотивации для разработчиков ЭКБ применять отечественную САПР, в частности в форме начисления за ее использование дополнительных баллов локализации продукции. И в этом случае, как мне видится, перевес в пользу варианта с российским решением будет очевиден. Если предприятие разрабатывает проект, ориентированный в том числе на регулируемый рынок, применение отечественной САПР обеспечит ему дополнительные преференции, которых не удастся получить, если для разработки использовать «трофейное» или покупное азиатское ПО. Мы обсуждаем и другие варианты стимулирования применения отечественных САПР российскими дизайн-центрами, чтобы это было им выгодно и интересно.
Многие предприятия привыкли работать в САПР западных компаний. Не станет ли эта привычка препятствием для перехода на российское решение?
Конечно, переход на продукт, отличный от того, к которому привыкли инженеры предприятия, – непростой процесс. Но это не значит, что это будет препятствием, которое невозможно преодолеть. Основываясь на своем опыте, могу сказать, что, когда западные разработчики САПР конкурировали на российском рынке, предприятия тоже переходили с одной системы на другую.
И здесь основным фактором является качество поддержки. Если заказчик, пользуясь соответствующей лицензией, понимает, что поддержка будет обеспечена
на высоком уровне, что он не останется с продуктом один на один в той или иной ситуации, что все вопросы будут оперативно решаться, то он делает выбор в пользу такого продукта. Это обычная практика.
И здесь мы оказываемся в более выгодном положении в сравнении с зарубежными продуктами, поскольку наши разработчики близко, они открыты к диалогу и, еще раз отмечу, отсутствует языковой барьер. А в текущей ситуации поддержка западных САПР в нашей стране вообще не осуществляется со стороны их разработчиков.
Как выстраивается ваша работа с фабриками, с тем чтобы разрабатываемая САПР позволила проектировать ЭКБ, которое потом можно будет изготовить на имеющихся производственных мощностях?
Это еще одна грань нашей работы по созданию полноценного продукта для автоматизированного проектирования электроники. Конечно, проработка взаимодействия нашего решения с технологическими процессами фабрик требует времени. Получив от фабрики PDK, мы должны адаптировать его к нашей САПР. Затем мы должны сделать некий тестовый кристалл, чтобы проверить работоспособность данного решения. После успешного завершения этого этапа, фактически, открывается возможность предлагать рынку наш продукт для проектирования изделий с последующим их изготовлением на данной фабрике. В принципе, это обычный путь для любой коммерческой компании, работающей в данной сфере. Но мы еще в самом начале пути, и, как я уже говорила, базовая версия отечественной САПР не будет коммерческой, поэтому на этапе тестовых проектов на российских фабриках с использованием их PDK нам бы очень помогла поддержка со стороны государства.
Сейчас мы уже начали эту работу с ведущими отечественными кристальными производствами. По аналоговому маршруту мы взаимодействуем с НИИМЭ,
по СВЧ – с НПП «Исток» имени А. И. Шокина.
Также в перспективе мы ожидаем выстраивания взаимодействия с азиатскими фабриками. Мы открыты к тому, чтобы адаптировать PDK тех зарубежных производств, которые готовы с нами работать.
До появления дорожной карты по разработке отечественной САПР электроники рядом компаний в России создавались в том числе коммерческие инструменты проектирования.
Удается ли использовать эти наработки в вашем проекте?
Конечно. Работа по выявлению имеющегося задела в том числе в коммерческом секторе была одним из ключевых этапов разработки дорожной карты.
В течение почти полугода мы изучали рынок и находили команды, которые ранее не появлялись на радаре Минпромторга. Более того, когда началась активность по постановке ОКР, к нам многие стали приходить сами. Причем потребовалось приложить усилия и для того, чтобы выделить действительно компетентные команды и отсеять тех, кто просто пришел за государственными деньгами, не имея ни опыта, ни потенциала принести пользу проекту.
Как я уже говорила, первые ОКР были в определенной степени привязаны к проекту «Обсидиан». Во многом он лег в основу цифрового маршрута. В рамках этого проекта, можно сказать, «теорема о существовании» была доказана: разработчикам удалось замкнуть маршрут, на его основе была спроектирована тестовая микросхема. Но значительного функционала всё же не хватало, был выявлен ряд нюансов, требующих проработки. Собственно, результаты проекта нельзя считать полноценной САПР, но можно говорить, что он сформировал хорошую базу для дальнейшей работы.
Сейчас к реализации задач, обозначенных в дорожной карте, подключилось множество команд. Среди них есть команды из вузов, институтов РАН, коммерческих компаний. Над цифровым маршрутом сейчас в основном работают московские команды. Ими разрабатываются, в частности, парсер для SystemVerilog, симулятор для верификации, топологический редактор, инструменты экстракции паразитных параметров, DRC, LVS. В разработке аналогового маршрута задействованы команды из Москвы и Нижнего Новгорода. Здесь в основу легла разработанная российской компанией система «Симика». Над маршрутом СВЧ гибридных и монолитных интегральных схем и объемных устройств работают томские разработчики, обладающие сильными компетенциями и хорошим заделом в этой области, а также команды из Самары и Севастополя. Умышленно не упоминаю названия конкретных компаний: возможно, некоторые из них не хотели бы привлекать к себе лишнее внимание при нынешних геополитических условиях и санкционных ограничениях.
Мы привлекли к работе над проектом и компании, которые обладают большим опытом разработки коммерческих САПР, но не в сфере электроники. Их опыт очень полезен, поскольку они умеет упаковывать продукт, делать так, чтобы он был удобен инженеру. Привести ПО к законченному виду, сделать его не только функциональным, но и привлекательным, удобным, правильно его позиционировать и продвигать – это отдельное искусство, к сожалению, далеко не всегда доступное даже тем компаниям, которые умеют реализовывать сложные инженерные проекты. Поэтому эти компетенции тоже очень нужны нам, если мы хотим создать полноценную САПР. И эта работа не менее важна, чем разработка функционала отдельных модулей.
Важно отметить, что мы не прекращаем поиск команд и отдельных специалистов, которые могут принести пользу проекту. Когда мы написали дорожную карту, многие опасались, что этот документ жестко зафиксирует и сам процесс разработки, и состав его участников, что мы «зальем всё бетоном». Но это не так. Карта писалась, исходя из тех сведений, которые были у нас в конце 2023 года. Ее задача – предоставить Минпромторгу точку отсчета, базу, от которой можно оттолкнуться. В ней прописаны те возможности, которые нам удалось выявить на тот момент, и потребности на будущее – по каждому этапу.
Например, мы видели, что по определенному направлению у нас есть, скажем, 10 человек, но через два года нам понадобится 30. Будут ли эти люди, мы не знаем. А возможно, у нас будет больше людей и ресурсов, чем мы планировали, ведь мы продолжаем находить команды, о которых мы раньше не знали. И конечно, исходя из текущей ситуации, дорожная карта вполне может быть скорректирована, адаптирована под новые возможности.
Привлекаются ли к этой деятельности бывшие сотрудники российских подразделений западных компаний?
Да. В нашей стране были сравнительно большие группы разработчиков у Siemens EDA (в прошлом – Mentor Graphics) и Cadence, были разработчики и у Synopsys, базировавшиеся в Санкт-Петербурге. Люди из Cadence практически все остались в России. Некоторые из них сейчас в составе команд вузов и коммерческих компаний, которые задействованы в разработке отечественных САПР. Из Siemens EDA часть уехала, часть работает с нами. К сожалению, из разработчиков Synopsys практически никого не осталось. Ряд оставшихся специалистов из этих компаний перешли на работу в подразделения китайских разработчиков САПР – прежде всего Huawei и Primarius, но некоторые из них сейчас переходят в российские компании и организации и присоединяются к нашему проекту.
На самом деле, высококлассных специалистов в области САПР в нашей стране очень мало. Этому вопросу даже было посвящено отдельное заседание «Кадровое обеспечение САПР электроники и микроэлектроники» в рамках ЦИПР-2025. Все говорят в один голос: «Кадров нет, кадры нужно активно готовить». Конечно, причины такой ситуации понятны: в стране нет собственной школы разработки САПР. Долгое время почти не было предприятий, работавших в данном направлении, поэтому трудоустроиться специалисту по САПР было сложно. Молодежь не видела перспектив в этой области. Почти все опирались на зарубежный коммерческий софт, им учили пользоваться будущих разработчиков ЭКБ в вузах.
Но теперь ситуация изменилась: по данному направлению активно ставятся образовательные программы в ПИШ и в университетах, поскольку вузы включились
в текущие ОКР по разработке САПР; коллективы обозначают свои потребности на будущее, чтобы после завершения ОКР не растерять команду и компетенции. Молодые специалисты начали проявлять интерес к этому направлению. Они видят интересные проекты и, что очень важно руководителей, которые подходят к своей работе не формально, а по-настоящему мотивируют свои команды, налаживают продвижение решений и обеспечивают их финансовый успех.
Мы видим одной из наших задач приумножение имеющихся в стране компетенций и стараемся создать такие условия, чтобы те золотые головы, которые у нас есть,
не потерялись, не сменили область деятельности, и чтобы к ним присоединялись новые талантливые ребята.
Спасибо за интересный рассказ.
С Е. Н. Ивановой беседовал Ю. С. Ковалевский
Отзывы читателей
