Первый отечественный RISC-V микроконтроллер MIK32 Амур

Микроконтроллер предназначен для применения в устройствах промышленной автоматизации и интернета вещей, включая охранные системы, сигнализации, системы мониторинга, телеметрии, умного дома и управления климатом, беспроводную периферию, интеллектуальные сети, уличное освещение и других потребительских и промышленных решений.

Среди первых заказчиков: ПК АКВАРИУС (производство отечественной вычислительной техники и ИТ-решений); Элрон (разработка и производство электронных приборов); Ассоциация независимых разработчиков программного обеспечения и вычислительной техники на основе архитектуры RISC-V; АЛГОНТ (разработка и проектирование программно-аппаратных комплексов, производство автоматизированных систем); МЕТТЭМ-М (разработка и производство автомобильной электроники, мехатроники и телематики); ПГ МЕТРАН (производство измерительного, аналитического, метрологического и регулирующего оборудования, комплексных решений автоматизации); РАДИАНТ ЭК (дистрибьютор электронных компонентов и модулей); ТЕХАРГОС (разработка решений для телекоммуникационного оборудования и систем обеспечения информационной безопасности); ТМИ (производство электроники); БУЛАТ (разработка и производство инфраструктурного оборудования для телеком- и ИТ-систем); ИНФОТЕКС (разработка и производство программных и программно-аппаратных средств защиты информации); КНС ГРУПП (производство серверов, систем хранения данных, программного обеспечения и специализированных вычислительных комплексов); Образовательная робототехника; Ф-ПЛЮС Сетевое оборудование (производство инфраструктурного оборудования), СИЛА (производство оборудования и ПО); ТРИОН (разработка, производство и внедрение светотехнических, электротехнических и конструктивных решений для изготовления энергоэффективного светодиодного освещения); ФАКТОР-ТС (разработка и внедрение систем защиты информации); ЭЛПИТЕХ (разработка и производство вычислительной техники); САГА Технологии (производство оборудования и систем самообслуживания), а также ведущие профильные вузы страны, в том числе Московский городской педагогический университет (МГПУ); Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана (МГТУ), Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) (СПбГЭТУ «ЛЭТИ») и другие.

Отрасль

Промышленная электроника и автоматизация

Задача

Разработать и освоить в серийном производстве микроконтроллер с ядром RISC-V, увеличить возможности локализации российских производителей приборов и устройств промышленного и бытового применения.

Важное преимущество

Применение аппаратного криптографического блока для защиты информации в соответствии с российскими ГОСТ снижает вероятность успешности информационной атаки, увеличивает сложность взлома устройств и системы в целом. Таким образом, стоимость организации взлома устройств интернета вещей значительно возрастает.

Период реализации НИОКР

С 2020 года

Решение

RISС-V микроконтроллер MIK32 Амур разработан совместно с НИИМА «Прогресс» при поддержке Минпромторга с частичным финансированием из средств федерального бюджета согласно Постановлению Правительства РФ от 17.02.2016 № 109 "Об утверждении Правил предоставления из федерального бюджета субсидий российским организациям на финансовое обеспечение части затрат на создание научно-технического задела по разработке базовых технологий производства приоритетных электронных компонентов и радиоэлектронной аппаратуры" и во взаимодействии со всеми заинтересованными производителями электронной техники.

Микроконтроллер является базовым компонентом электронной техники, работает на частоте 32 МГц и оснащен всеми необходимыми типами интерфейса ввода-вывода, таймерами и контроллерами прерываний. Открытая архитектура дает возможность разработчикам и производителям не зависеть от владельцев патентов при создании и развитии новых электронных устройств и модулей, что снижает зависимость российской электроники от иностранных технологий и комплектующих.

Встроенная криптозащита ГОСТ позволяет полноценно использовать в критической инфраструктуре и на объектах, предъявляющих повышенные требования к безопасности.

В декабре 2023 года Министерство промышленности и торговли РФ подтвердило соответствие интегральной микросхемы MIK32 АМУР требованиям, предъявляемым к продукции отечественного производства первого уровня.

В 2024 году Амур стал одним из первых изделий Микрона на новой линии сборки микросхем в пластиковые корпуса (корпус QFN64, мощности рассчитаны на выпуск до 18 миллионов изделий в год).

Также в связи с высоким спросом на MIK32 Амур в 2024 году организовано корпусирование (установка полупроводниковых кристаллов в корпус) микроконтроллеров Микрона на калининградском GS Group, мощности которого позволяют выпускать до 15 миллионов изделий в год.

Характеристики микроконтроллера:

Ядро: RISC-V

Интерфейсы:

SPI, I2C, UART, датчик температуры

АЦП 12 бит, 8 каналов, частота дискретизации до 1 МГц

ЦАП 12 бит, 2 канала, частота дискретизации до 1 МГц

Часы реального времени с поддержкой полного календаря

Поддерживаемые частоты опорного тактового сигнала 1-32 МГц

watchdog

Память:

ОПЗУ (Однократно программируемая ПЗУ) – 256 бит

ОЗУ - 16 КБ

ПЗУ (EEPROM) – 8 КБ

Подключаемая внешняя память программ (QSPI Flash) – до 16 МБ

Кэш память внешней шины памяти программ – 1 кБ

Таймеры: 16- и 32-разрядов с поддержкой ШИМ, захвата/сравнения сигналов

Особенности:

Аппаратная поддержка крипто-алгоритмов ГОСТ 34.12–2018 и AES128

Рабочие температуры -40…+85ºC

Корпус QFN64

На этапе тестирования и отладки Микрон совместно с партнерами проводит тестирование экспериментальных образцов МIК32 Амур и приглашает к технологическому сотрудничеству и совместной проработке потенциальных сквозных проектов.

Одними из первых к тестированию подключились участники программы Альянса RISC-V - Ассоциации независимых разработчиков программного обеспечения и вычислительной техники на основе архитектуры RISC-V. Первая в России программа раннего доступа к архитектуре RISC-V на микроконтроллерных отладочных платах для MIK32 Амур стартовала 21 мая 2024 года. Задача: обеспечить участникам возможность создать прототипы собственных устройств на самой современной и открытой микропроцессорной архитектуре.

Среди первых изделий на базе микроконтроллера МIК32 Амур:

Прототип первого в России программируемого логического контроллера (ПЛК) разработки Микрона для систем промышленной автоматизации, машиностроения, топливно-энергетических инфраструктур, светотехники, охранных систем, систем водоснабжения и других, где требуется обеспечение бесперебойной работы.

Полностью российская Arduino-совместимая плата ELBEAR ACE-UNO, управляемая микроконтроллером MIK32 АМУР, разработки отечественного разработчика и производителя электронных приборов Элрон, для применения в образовательных и роботехнических проектах для школ, образовательных центров и ВУЗов, для управления различными исполнительными механизмами, освещением, получением информации от различных датчиков.

Область применения:

Системы автоматизации

Измерительные приборы

Инфраструктурная аппаратура

Бортовые устройства

Интернет вещей

Умный дом

Медицинская техника

Транспортная инфраструктура

Робототехника

Телекоммуникационное оборудование

Встроенная криптозащита ГОСТ позволяет полноценно использовать МIК32 АМУР в критической инфраструктуре и объектах, предъявляющих повышенные требования к безопасности. Открытая архитектура дает возможность разработчикам и производителям не зависеть от владельцев патентов при создании и развитии новых электронных устройств и модулей, что снижает зависимость российской электроники от иностранных технологий и комплектующих.

Ближайшим аналогом является STM32L0 от STMicroelectronics, который используется в промышленной электронике — датчики, счетчики газа/воды, модули управления автоматикой.

Преимущества:

Полный цикл производства в России, единственный на рынке отечественный микроконтроллер 1-го уровня

100% локализация гарантирует стабильность поставок.

Независимость от ограничений на импорт высокотехнологичной продукции

Аппаратная безопасность, встроенная ГОСТ-криптозащита

Отладочная микроконтроллерная платформа на основе RISC-V

Отсутствие зарубежных проприетарных IP

Микроконтроллер успешно прошел все этапы тестирований и отладки, участники закрытого тестирования представили первые устройства на базе MIK32 Амур. После чего в феврале 2024 года стартовали массовые продажи изделия: приобрести микроконтроллер можно как у официальных дилеров, так и непосредственно на заводе Микрон (в катушках, 2500 шт.), а также он доступен для заказа в отладочных платах. В настоящее время отладочные платы, управляемые микроконтроллером Амур, уже применяются в проектах промышленной автоматизации и критической инфраструктуры и в вузовских программах для подготовки инженерных кадров и разработчиков электроники.

Мнения:

«Микроконтроллер, основанный на открытой архитектуре, станет базой для многих встраиваемых решений, в том числе применяемых на объектах критической инфраструктуры, где первостепенная задача - надежность и отсутствие «закладок». Мы считаем, что будущее технологической индустрии именно за открытыми платформами»: Захар Кондрашов, генеральный директор АО «НИИМА «Прогресс» (2020).

«Микроконтроллер позволит при производстве устройств и приборов снизить зависимость от иностранной компонентной базы и лицензий. Он может применяться для промышленной автоматизации и интернета вещей, умного дома, инфраструктурных и охранных систем, телеметрии и мониторинга, приборов учета, ТЭК, транспорта, медицины, торговли, дорожной инфраструктуры и приборов, ЖКХ и других сферах – это универсальная базовая единица для импортозамещения в отечественной электронике»: Александр Прохоров, руководитель Департамента инвестиционной и промышленной политики Москвы (2021).

«Российская компонентная база первого уровня теперь доступна разработчикам OpenSource-решений в целом, и экосистемы RISC-V – в частности. Сегодня мы уже видим высокую заинтересованность рынка, поступило более 200 запросов от производителей различного оборудования: приборов учета, телеметрии, контрольно-кассовой техники, медицинского оборудования, дорожной инфраструктуры, робототехники. И мы реализовали возможность оформления заказа с выбором периода контрактации и условий поставки, начиная с октября 2022 года, для всех, кого интересует локализация своих приборов и устройств в экосистеме RISC-V»: Гульнара Хасьянова, генеральный директор АО «Микрон» (2021).

«Весь цикл разработки и производства локализован в России при поддержке Минпромторга предприятиями группы «Элемент» и во взаимодействии со всеми заинтересованными производителями электронной техники – это предметный результат нашей общей работы по программам господдержки отрасли. Целевая субсидия Минпромторга помогла сделать этот важный шаг в снижении зависимости от иностранных производителей»: Илья Иванцов, президент ГК «Элемент» (2023).

«GS Nanotech является для Микрона стратегическим партнёром, с которым планируется как дальнейшая работа над линейкой микроконтроллеров Амур, так и взаимодействие по другим проектам. Первый заказ в 100 000 корпусированных микросхем успешно завершён, сейчас в работе следующая спецификация»: Иван Чухнов, руководитель инновационных проектов АО «Микрон». (2024)

«Микроконтроллер MIK32 Амур - наша первая микросхема общепромышленного применения на архитектуре RISC-V. Тестирование и отладка успешно пройдены, микросхема в серии, и теперь MIK32 Амур доступен у всех дистрибуторов АО «Микрон», в том числе в розничной продаже – у компании «Теллур Электроникс». Действует единая матрица цен для всех дилеров АО «Микрон», основанная на объеме годовой квоты потребителя»: Александр Колесов, директор по продуктам АО «Микрон». (2024)

«Мы нацелены на массовый сегмент рынка микроконтроллеров, простых в программировании и применении. Линейка микроконтроллеров будет в дальнейшем расширена»: Карина Абагян, директор по стратегическому развитию АО «Микрона». (2024)

«Опыт сборки первой партии в рамках объемного заказа оказался исключительно положительным. От идеи до многотысячных поставок пройден большой путь, с коллегами из Микрона было успешно решено множество непростых задач. Это, несомненно, открывает широкие перспективы для еще более сложных и взаимовыгодных проектов»: Владимир Дмитриев, исполнительный директор GS Group. (2024)

«Проведена работа не только по постановке производства, но и по подготовке процесса массового процесса функционального контроля непростых изделий как на уровне «железа», так и на программном уровне. Это позволило обеспечить выпуск контроллеров тысячными тиражами ежедневно с показателем выхода годной продукции 99,2% и является достижением российской микроэлектроники в целом. В дальнейшем нас ждет много совместных сложных и интересных задач»: Дмитрий Кузнецов, ведущий продукт-менеджер GS Nanotech (2024).

«На базе предприятия в Калининградской области собрали в корпус первые 100 тысяч микроконтроллеров для Микрона. Мы имеем большой опыт по корпусированию микроконтроллеров и рады применить его в сотрудничестве с нашим давним партнером»: вице-президент GS Group по развитию производства Федор Боярков (2024).

«Потребность рынка в микроконтроллере первого уровня очень высока и может исчисляться сотнями тысяч штук в год»: Андрей Евдокимов, генеральный директор «Байкал Электроникс». (2024)

Максим Копосов, руководитель компании «Промобит», создающей и выпускающей российские системы хранения данных под маркой BITBLAZE: Это первый современный микроконтроллер для массового рынка, разработанный и произведенный в России. Новость долгожданная и в каком-то смысле судьбоносная для российской отрасли электроники. Доказывающая, что вполне реально производить современную массовую микроэлектронику «в отдельно взятой стране», в современной России. (2024)