Uusi prosessori soveltuu esimerkiksi 6G-lähetinvastaanottimiin ja salausteknologiaan. Hanke houkuttelee nuoria opiskelemaan mikroelektroniikkaa, jonka osaajista on Suomessa huutava pula.

Syyskuussa Euroopan komission puheenjohtaja Ursula von der Leyen vaatii Euroopalta toimia Euroopan puolijohdeteollisuuden vahvistamiseksi. Puolijohteita ovat muun muassa mikroprosessorit, joita tarvitaan nykyään lähes kaikessa tekniikassa kaukosäätimistä autoihin ja lentokoneisiin. 

Ryhmä Aalto-yliopiston mikroelektroniikan opiskelijoita toteutti jo kesällä RISC-V -mikroprosessorin laitteistokuvauksen ja on nyt julkaissut sen avoimesti verkossa. Työ perustuu Berkeleyn yliopistossa kehitettyyn avoimeen RISC-V-prosessoriarkkitehtuuriin, kertoo Berkeleyssa itsekin työskennellyt, opiskelijoiden työtä ohjannut vanhempi yliopistonlehtori Marko Kosunen. 

– Neljän teekkarin porukka koodasi sen kesän aikana. Nyt prosessori on siinä vaiheessa, että sitä voisi ryhtyä valmistamaan. 

Prosessorin koodaus ja verifiointi oli mainio kesätyö, kertovat Julius Helander, Leo Uusimäki ja Otto Simola. 

– Vaikea kuvitella parempaa: konkreettista suunnittelua, ja koodi jää vielä elämään tulevaisuudessa projektin osana.

Samaa mieltä on aiheesta kandidaatintyönkin tehnyt Verneri Hirvonen.

– Prosessorin kehitystyö ja sen verifiointiympäristön rakentaminen antoivat mahdollisuuden konkreettisesti hyödyntää opiskelujen alkuvaiheessa hankittuja taitoja ohjelmoinnista ja elektroniikasta.

Suljetusta avoimeen 

Tällä hetkellä maailman tarvitsemien mikroprosessorien suunnittelu ja valmistus on tukevasti suurten yhdysvaltalais- ja aasialaisjättien hallussa.

Intelin ja ARM:n kaltaisten suurten valmistajien käskykannat ovat salattuja. Aallon opiskelijoiden koodaaman RISC-V käskykanta on avoin, kaikkien saatavilla ja suunniteltu muokattavaksi ja laajennettavaksi omiin tarpeisiin. 

Kosunen korostaa, että kyseessä on vasta yhden ytimen prosessori. Esimerkiksi tekoälysovelluksissa ytimiä voi olla kymmenistä satoihin. Avoimen prosessorin etu on kuitenkin muokkautuvuus, jonka ansiosta Aallonkin prosessori voisi toimia hyvin erilaisissa ympäristöissä.  

– Periaatteessa sillä voidaan ohjata mitä tahansa. 

Kova tarve teollisuudessa 

Idea oman mikroprosessorin suunnittelusta heräsi puolitoista vuotta sitten mikroelektroniikkasuunnittelun professorin Jussi Ryynäsen ja Nokian edustajien tapaamisessa. Esiin nousi kasvava tarve prosessorisuunnittelun osaamiselle sekä kiinnostus avoimen ympäristön prosessorikehitykseen. 

Nokian lisäksi hankkeessa ovat mukana Saab, CoreHW, Xiphera sekä Minima Processor, ja sitä rahoittaa myös Business Finland.

– Meidän tavoitteemme on kouluttaa Suomen parhaita mikroelektroniikan analogia- digitaali- ja sekamuotojärjestelmien suunnittelijoita ja sisällyttää prosessorisuunnittelu osaksi mikroelektroniikan tohtorikoulutusta, Ryynänen sanoo ja painottaa, että kyseessä on Suomelle ja Euroopalle strateginen ala. 

– Ilman omaa suunnitteluosaamista olemme sen armoilla, mitä Yhdysvaltojen ja Taiwanin mikroelektroniikka valmistajat meille tarjoavat. 

Lähde: Aalto-yliopisto