Китайский ЦП: технологии и экология? 

Когда говорят про китайские ЦП, сразу всплывают два момента: либо дешёвые клоны, либо угроза экологии из-за производства. Но реальность, особенно в последние лет пять, сильно сложнее. Если копнуть вглубь, видно, как технологии и экологические подходы начали переплетаться — не на уровне громких заявлений, а в конкретных инженерных решениях и бизнес-моделях. Вот об этом, на основе того, что приходилось видеть и с чем сталкиваться, и хочется набросать несколько мыслей.

Откуда растут ноги у стереотипов

Помню, ещё лет семь-восемь назад, когда только начал плотно работать с китайскими производителями компонентов, главным аргументом заказчика была цена. Никто особо не задумывался, как именно сделаны эти чипы, какое у них энергопотребление на этапе производства и что с ними будет после выхода из строя. Основной поток — это были процессоры для встраиваемых систем, промышленных контроллеров, того же IoT. Их делали на устаревших техпроцессах, 28 нм и выше, что само по себе неэффективно с точки зрения энергетики. Но спрос рождал предложение. Многие, особенно в России, до сих пор застряли в этой парадигме: ?китайский? значит ?дешёвый и неэкологичный?. Однако это уже не так, или, точнее, не всегда так.

Перелом, на мой взгляд, начался с двух вещей. Во-первых, внутренняя политика Китая в области ?зелёного? развития, которая из красивой идеи стала обрастать конкретными нормативами и, что важнее, финансовыми стимулами и штрафами для заводов. Во-вторых, глобальный тренд на ESG, который заставил крупных международных заказчиков смотреть не только на спецификации, но и на углеродный след поставщика. Китайские фабрики, которые хотели выйти на международный уровень, были вынуждены подстраиваться. Не все, конечно. Но те, с кем мы стали работать позже, уже приходили с сертификатами типа ISO 14001 и готовностью обсуждать LCA (оценку жизненного цикла) продукта.

Конкретный пример: в 2022 году мы оценивали поставщика для партии промышленных одноплатных компьютеров. Один из кандидатов, фабрика из Шэньчжэня, прислала не только техдокументацию, но и отчёт по энергоэффективности своего производства за последний квартал — с разбивкой по цехам и данными по рециклингу воды. Это был первый звонок. Потом оказалось, что они используют часть тепла от оборудования для подогрева воды в том же цехе. Не революция, но практичный, приземлённый шаг. И их чипы, кстати, были на 14 нм техпроцессе от SMIC, что уже давало выигрыш по энергопотреблению в сравнении с тем, что мы закупали ранее.

Технологии как драйвер, а не враг экологии

Здесь часто возникает путаница. Кажется, что более продвинутый техпроцесс (скажем, 7 нм или 5 нм) — это автоматически больше вреда для экологии из-за сложности производства. Отчасти да, фабрики таких линий — монстры по потреблению энергии и воды. Но если смотреть на полный цикл, то более современный чип, выполняющий ту же задачу, часто оказывается ?зелёнее?. Он потребляет меньше энергии в работе, меньше греется, требует менее массивного охлаждения, а значит, и углеродный след от его эксплуатации на протяжении, условно, пяти лет может быть ниже.

В наших проектах мы это проходили на практике. Был заказ на систему управления для теплиц. Сначала использовали старые контроллеры на базе процессоров с архитектурой ARM Cortex-A9 (40 нм). Система работала, но блоки питания и вентиляторы гудели постоянно. Потом перешли на платы с чипами на 12 нм (те же Cortex-A55, но новее). Производительность выросла, но главное — пассивное охлаждение стало достаточным. Счёт за электричество на объекте у заказчика снизился заметно, процентов на 15 по этому узлу. Это и есть та самая точка, где технология работает на экологию, хотя на этапе создания чипа затраты могли быть и выше.

Ещё один момент — специализация. Китайские компании сейчас активно развивают RISC-V архитектуру. Почему это важно для экологии? Потому что открытая архитектура позволяет проектировать чипы ?под задачу?, убирая всё лишнее. Ненужные блоки — это транзисторы, которые не работают, но на их производство потрачены ресурсы. Видел проект одного из партнёров, ООО Шицзячжуан Чжунчжичуансинь Технологии (их сайт — https://www.zzcxkj.ru), они как раз занимаются проектированием интегральных схем и техническим консультированием. Они рассказывали про разработку специализированного контроллера для систем вентиляции на базе RISC-V. Чип получился настолько ?узким?, что его энергопотребление в режиме простоя было мизерным. Это прямое следствие подхода ?технологии для конкретной цели?, а не использования универсального, но избыточного решения.

Проблемы на земле: где экология проигрывает

Конечно, не всё идеально. Есть и обратная сторона, с которой сталкиваешься, когда погружаешься в цепочку поставок. Одна из главных проблем — утилизация электронных отходов (e-waste). Китай — крупнейший генератор такого мусора. И хотя есть государственные программы, на практике многие мелкие мастерские и сборщики просто разбирают платы кустарными методами, выпаивая ценные компоненты с помощью паяльных ламп и кислот, а остальное отправляют на свалку или сжигают. Это колоссальный удар по экологии.

Сталкивались с этим, когда искали партнёра для утилизации бракованных партий тех же промышленных компьютеров. Предложения были разные: от официальных заводов с дорогими услугами до ?ребят?, которые предлагали ?решить вопрос дёшево и чисто?. Под ?чисто? подразумевался вывоз в менее развитые регионы. Это системная проблема, и она касается не только Китая, но там масштаб огромен. Технологии производства шагнули вперёд, а технологии грамотной утилизации — нет. И это серьёзный дисбаланс.

Другая больная точка — сырьё. Для производства чипов нужны редкоземельные металлы, кобальт, литий. Их добыча часто связана с экологическими катастрофами локального масштаба. Китай контролирует значительную часть этого рынка. И здесь экологичность самого чипа меркнет на фоне того, как было добыто сырьё для него. Пока что это слабо отслеживаемая цепочка. На переговорах лишь единицы поставщиков могли что-то внятное сказать о происхождении сырья. В основном отмалчивались или ссылались на соблюдение ?местных стандартов?.

Интеграторы и их роль: пример из практики

Вот здесь как раз видна роль компаний-посредников, интеграторов, которые могут влиять на выбор. Возьмём ту же ООО Шицзячжуан Чжунчжичуансинь Технологии. Судя по описанию на их сайте, они занимаются не только продажей ?железа? (промышленных управляющих компьютеров, электронных компонентов), но и техническим развитием, передачей технологий. Такая компания — не просто перекупщик. Она может формировать спрос.

В одном из кейсов, о котором слышал от коллег, они работали над проектом ?умной? насосной станции. Заказчик хотел надёжность и низкие эксплуатационные расходы. Компания, вместо того чтобы предложить готовый бокс с Intel Inside, спроектировала систему на основе энергоэффективного китайского процессора для встраиваемых систем (кажется, от Phytium). Они же подготовили расчёты по TCO (total cost of ownership), куда включили и прогноз по энергопотреблению на 10 лет. Для заказчика это стало решающим аргументом. То есть интегратор, понимая тренды, продвинул более современное и, в итоге, более ?зелёное? решение. Это важный сдвиг. Раньше такие компании просто исполняли спецификацию, теперь они могут её формировать, исходя из комплексного видения, где экология — часть экономики проекта.

Но и у них есть ограничения. Часто всё упирается в бюджет заказчика. Можно спроектировать идеальную систему с чипами последнего поколения и полным циклом утилизации, но её стоимость будет в 2-3 раза выше. Большинство клиентов, увы, выбирают более дешёвый вариант. Поэтому прогресс идёт точечно, в премиальных или государственных проектах, где есть требования по ESG.

Что в сухом остатке? Взгляд вперёд

Итак, если резюмировать набросанное. Связка ?китайский ЦП — технологии — экология? перестала быть оксюмороном. Технологический прогресс (более тонкие техпроцессы, специализированные архитектуры) объективно позволяет создавать более энергоэффективные продукты. Да, это не отменяет проблем с утилизацией и добычей сырья — здесь прорывов пока мало.

Главный вывод, который я для себя сделал: экологичность китайской микроэлектроники сейчас — это не данность, а опция. Она доступна, если её целенаправленно выбирать и заказывать. Роль таких игроков, как инженерные и консалтинговые компании (вроде упомянутой ООО Шицзячжуан Чжунчжичуансинь Технологии), растёт. Они становятся тем фильтром и проводником, который может донести более сложные технологические и экологические аргументы до конечного заказчика.

Будущее, думаю, за ужесточением стандартов на международном уровне. Когда не только конечный продукт, но и каждый этап его жизненного цикла будет иметь ?углеродный паспорт?. Тогда китайские производители, которые уже вкладываются в модернизацию производств, получат конкурентное преимущество. А те, кто работает по-старому, либо изменятся, либо уйдут с рынка. Это будет болезненно, но неизбежно. Пока же мы находимся в переходной фазе, где примеры лучших практик уже есть, но системой они ещё не стали. И в этой фазе как раз самое интересное для тех, кто в теме.