ఐఐటీ మద్రాస్ SHAKTI ఓపెన్ ప్రాసెసర్ భారత్‌లోని ఎస్‌సీఎల్ ఫ్యాబ్‌లో మూడు చిప్‌లను తయారుచేసింది, 2018 నాటి రిమో నుంచి 2025లో ఇస్రోతో కలిసి బూట్ చేసిన ఐరిస్ స్పేస్ కంట్రోలర్ వరకు

2025 ఫిబ్రవరి 11న ఐఐటీ మద్రాస్, ఇస్రో ఒక ప్రకటన చేశాయి: అంతరిక్ష వ్యవస్థల కోసం 64-బిట్ కంట్రోలర్ చిప్ అయిన ఐరిస్‌ను డిజైన్ చేసి, తయారుచేసి, ప్యాకేజ్ చేసి, బోర్డుపై అమర్చి బూట్ చేశారు, ఇదంతా భారత్‌లోనే జరిగిందని ఐఐటీ మద్రాస్ చెబుతోంది. ఈ చిప్ ఐఐటీ మద్రాస్ ఓపెన్ ప్రాసెసర్ డిజైన్ల కుటుంబమైన SHAKTI మీద నిర్మితమైంది. సంస్థ డైరెక్టర్, SHAKTI ప్రాజెక్టు నాయకుడు ప్రొఫెసర్ వి. కామకోటి, చండీగఢ్‌లోని సెమీ-కండక్టర్ లేబొరేటరీ (ఎస్‌సీఎల్)లో తయారైన మూడో SHAKTI చిప్ ఇదేనని, దానికి ముందు 2018లో రిమో, 2020లో మౌషిక్ ఉన్నాయని చెప్పారు.

SHAKTI అనేది ఎవరైనా చదవడానికి, కాపీ చేయడానికి, మార్చడానికి వీలున్న ప్రాసెసర్ డిజైన్ల సమూహం, వీటి నుంచి అనేక చిప్‌లు తయారయ్యాయి. ఈ కుటుంబం అంటే ఏమిటో, ఏయే చిప్‌లు ఉన్నాయో, ఎస్‌సీఎల్ ఏం తయారుచేయగలదో, ఐరిస్‌లో ఇస్రో ఏమి కోరిందో, ఈ కోర్‌ల చుట్టూ ఏ కార్యక్రమం, ఏ కంపెనీలు ఎదిగాయో ఆధారాలు చూపుతాయి.

ఎవరైనా చదవగలిగే ప్రాసెసర్ డిజైన్

ప్రతి ప్రాసెసర్ ఒక ఇన్‌స్ట్రక్షన్ సెట్ ఆర్కిటెక్చర్‌ను, అంటే అది అర్థం చేసుకునే ఆపరేషన్ల జాబితాను అనుసరిస్తుంది. ప్రధానమైన సెట్లు లైసెన్సుతో వచ్చేవని SHAKTI ప్రేరణ పేజీ చెబుతోంది: ఇంటెల్ తన సెట్‌ను కొద్దిమంది వాడకందారులకే లైసెన్స్ ఇస్తుంది, ఆర్మ్ లైసెన్సు రుసుములు, రాయల్టీలు వసూలు చేస్తుంది, కొన్ని లైసెన్సులు 1 నుంచి 10 మిలియన్ అమెరికన్ డాలర్ల వరకు ఉంటాయి. కాలిఫోర్నియా విశ్వవిద్యాలయం బర్కిలీలోని ఒక పరిశోధన ప్రాజెక్టు నుంచి పుట్టిన RISC-V ఒక ఓపెన్ ప్రమాణం, దాని ఆమోదిత స్పెసిఫికేషన్లు రాయల్టీ లేనివని RISC-V ఇంటర్నేషనల్ చెబుతోంది. SHAKTI కోర్‌లు దానిని అమలు చేస్తాయి. SHAKTI భాగాల సోర్స్ కోడ్ మూడు-భాగాల BSD లైసెన్సు కింద ఓపెన్‌గా ఉందని ప్రాజెక్టు హోమ్ పేజీ చెబుతోంది, దీనివల్ల ఎవరైనా బృందానికి చెప్పకుండానే డిజైన్‌ను మార్చవచ్చని కామకోటి 2019 ఇంటర్వ్యూలో చెప్పారు. డిజైన్లను హార్డ్‌వేర్ వర్ణన భాష అయిన బ్లూస్పెక్ సిస్టమ్‌వెరిలాగ్‌లో రాశారని ఆయన జోడించారు.

అదే ఇంటర్వ్యూలో కామకోటి ఈ పని మొదలుపెట్టడానికి తన కారణాన్ని చెప్పారు. విదేశాల నుంచి కొన్న ప్రాసెసర్ ఒక బ్లాక్ బాక్స్ అని ఆయన అన్నారు: కొనుగోలుదారు అది కావలసిన పని చేస్తుందని నిర్ధారించుకోగలడు, కానీ మరేమీ చేయదని ఎప్పటికీ నిర్ధారించుకోలేడు, కాబట్టి ప్రతి దేశానికీ సొంత ప్రాసెసర్ ఉండాలి. బృందం మొదట పరిశీలించిన ఓపెన్ ప్రాసెసర్, ఐబీఎం POWER నుంచి ఈ పేరు వచ్చింది. సంస్కృతంలో పవర్ అంటే శక్తి అని ఆయన చెప్పారు. OpenPOWER తాము ఆశించినంత ఓపెన్ కాదని బృందం గుర్తించి RISC-Vకి మారింది, ఐఐటీ మద్రాస్‌ను RISC-V ఫౌండేషన్ తొలి వ్యవస్థాపక సభ్యుల్లో ఒకటిగా ఆయన వర్ణిస్తారు.

ఆరంభ సంవత్సరం గురించి ఆధారాలు మూడు ఇస్తున్నాయి. కామకోటి కార్యక్రమాన్ని 2012గా చెబుతారు. ప్రాజెక్టు స్లైడ్ల ప్రకారం, బృందం ఇన్‌స్ట్రక్షన్ సెట్లను పరిశీలిస్తూ ఉండగా RISC-Vని స్వీకరించమని బర్కిలీ సంప్రదించిన 2013లో SHAKTI పుట్టింది. ప్రాజెక్టు వెబ్‌సైట్ 2014లో ఒక విద్యా కార్యక్రమంగా మొదలైందని చెబుతోంది. ఎలక్ట్రానిక్స్, ఇన్ఫర్మేషన్ టెక్నాలజీ మంత్రిత్వ శాఖ (మీటీవై) నిధులు ఇండియా మైక్రోప్రాసెసర్ డెవలప్‌మెంట్ ప్రోగ్రామ్ మొదలైన 2018లో వచ్చాయని స్లైడ్లు తేదీ వేశాయి. తన బృందానికి మీటీవై నుంచి సుమారు రూ. 11 కోట్ల గ్రాంట్ వచ్చిందని, ఒక పూర్వ విద్యార్థి సి-దిశ అని ఆయన పిలిచే కేంద్రం కోసం సుమారు ఒక మిలియన్ అమెరికన్ డాలర్లు స్పాన్సర్ చేశారని కామకోటి 2019లో చెప్పారు. ఐఐటీ మద్రాస్ 2025 ప్రకటన ఈ ప్రాజెక్టును ప్రతాప్ సుబ్రహ్మణ్యం సెంటర్ ఫర్ డిజిటల్ ఇంటెలిజెన్స్ అండ్ సెక్యూర్ హార్డ్‌వేర్ ఆర్కిటెక్చర్‌లో ఉంచింది.

మూడు తరగతుల కోర్‌లు

ప్రాసెసర్ల పేజీ ఈ కుటుంబాన్ని పరిమాణం ప్రకారం వర్ణిస్తుంది. E తరగతి మూడు దశల ఇన్-ఆర్డర్ ఎంబెడెడ్ కోర్, స్మార్ట్ కార్డులు, మోటార్ నియంత్రణలు, రోబోట్ల వంటి తక్కువ విద్యుత్ పనులకు. C తరగతి ఐదు దశల ఇన్-ఆర్డర్ కంట్రోలర్ కోర్, మెమరీ మేనేజ్‌మెంట్‌తో, లినక్స్ నడపగలదు, 0.5 నుంచి 1.5 గిగాహెర్ట్జ్ క్లాక్ పరిధి లక్ష్యంగా. I తరగతి ఔట్-ఆఫ్-ఆర్డర్ ఎగ్జిక్యూషన్, మల్టీథ్రెడింగ్ కలుపుతుంది, లక్ష్యం 1.5 నుంచి 2.5 గిగాహెర్ట్జ్. మల్టీకోర్, సర్వర్ ఆధారిత తరగతులు, ట్యాగ్ చేసిన మెమరీ, లోపాలను తట్టుకునే సామర్థ్యం కోసం రెండు ప్రయోగాత్మక తరగతులు అదే పేజీలో ప్రణాళికలుగా లేదా పరిశోధనగా వివరించి ఉన్నాయి.

చిప్‌లు, ఒరెగాన్ నుంచి చండీగఢ్ వరకు

IANS నివేదించినట్లు, 2018 నాటి ఎస్‌సీఎల్ చిప్‌లను భారత్‌లోనే పూర్తిగా డిజైన్ చేసి తయారుచేసిన తొలి RISC-V మైక్రోప్రాసెసర్‌గా ఐఐటీ మద్రాస్ వర్ణించింది. 2019లో కామకోటి ప్రణాళికను వివరించారు: ఐఐటీ మద్రాస్ రైజ్ ప్రయోగశాలలో డిజైన్, ఎస్‌సీఎల్‌లో తయారీ, సంస్థలో నిర్మించిన మదర్‌బోర్డుపై ధ్రువీకరణ. ఇంటెల్‌లో తయారైన చిప్, ఎస్‌సీఎల్‌లో తయారైన చిప్ ఒకదానికొకటి సుమారు ఆరు నెలల తేడాతో తయారయ్యాయని ఆయన జోడించారు.

ప్రక్రియే వేగానికి పరిమితి నిర్ణయిస్తుంది. ఎస్‌సీఎల్ నడిపే 180 ఎన్ఎం ప్రక్రియ 100 మెగాహెర్ట్జ్ వరకు, ఫ్యాబ్ చిన్న చేర్పులు చేసిన తర్వాత బహుశా 150 నుంచి 200 మెగాహెర్ట్జ్ వరకు ఇవ్వగలదని 2019లో కామకోటి చెప్పారు. 2018 ప్రకటనపై IANS నివేదిక, చాలా అనువర్తనాలకు 200 మెగాహెర్ట్జ్ కంటే తక్కువ ప్రాసెసర్లు సరిపోతాయని పేర్కొంది.

ఎస్‌సీఎల్ అంటే ఏమిటి

సెమీ-కండక్టర్ లేబొరేటరీ తనను మీటీవై కింద ఉన్న స్వయంప్రతిపత్తి సంస్థగా, డిజైన్, తయారీ, ప్యాకేజింగ్, పరీక్ష, విశ్వసనీయత హామీ అన్నింటినీ కలిపిన దేశంలోని ఏకైక ఇంటిగ్రేటెడ్ డివైస్ మ్యానుఫ్యాక్చరింగ్ సౌకర్యంగా వర్ణించుకుంటుంది. ఇది గతంలో ప్రభుత్వ సంస్థ అయిన సెమీకండక్టర్ కాంప్లెక్స్ లిమిటెడ్, 2006 సెప్టెంబర్ 1న అంతరిక్ష విభాగం కింద లేబొరేటరీగా మార్చారు. దీని పరిపాలనా నియంత్రణ 2022 ఫిబ్రవరి 7 నాటి నోటిఫికేషన్ ప్రకారం అంతరిక్ష విభాగం నుంచి మీటీవైకి మారింది. 2018 నాటి IANS నివేదిక ఎస్‌సీఎల్‌ను ఇస్రోదిగా వర్ణించింది, అది అంతరిక్ష విభాగం కింద ఉన్న సంవత్సరాలకు సరిపోతుంది.

180 ఎన్ఎం సీఎంఓఎస్ నోడ్ వద్ద జెడెక్ ప్రమాణానికి అర్హత పొందిన 8-అంగుళాల వేఫర్ లైన్ తనకు ఉందని, 1.8 వోల్ట్, 1.8/3.3 వోల్ట్ లేదా 1.8/5 వోల్ట్ సరఫరా ఎంపికలు, నాలుగు నుంచి ఆరు అల్యూమినియం మెటల్ పొరలు ఉన్నాయని, అలాగే సూక్ష్మ విద్యుత్-యాంత్రిక పరికరాల కోసం 6-అంగుళాల లైన్ ఉందని ఎస్‌సీఎల్ చెబుతోంది. ఐఐటీ మద్రాస్ ప్రకటనలు ఎస్‌సీఎల్‌ను చండీగఢ్‌లో ఉంచగా, ఒక పీఐబీ ప్రకటన దానిని మొహాలీలో ఉంచింది. ఇండియా సెమీకండక్టర్ మిషన్ కింద ఆమోదం పొందిన వాణిజ్య చిప్ ప్లాంట్లు వేరే కార్యక్రమం, వాటి గురించి సెమీకండక్టర్ ఫ్యాబ్ రేస్ వ్యాసంలో ఉంది.

ఐరిస్, ఇస్రోలో రూపుదిద్దుకున్న కంట్రోలర్

ఐరిస్ అంటే ఇండిజినస్ RISC-V కంట్రోలర్ ఫర్ స్పేస్ అప్లికేషన్స్. ఈ ఆలోచన తిరువనంతపురంలోని ఇస్రో ఇనర్షియల్ సిస్టమ్స్ యూనిట్ (ఐఐఎస్‌యూ) నుంచి వచ్చిందని ఐఐటీ మద్రాస్ ప్రకటన చెబుతోంది, ఆ యూనిట్ 64-బిట్ RISC-V కంట్రోలర్‌ను ప్రతిపాదించి, స్పెసిఫికేషన్‌పై ఐఐటీ మద్రాస్‌తో కలిసి పనిచేసింది. ఇస్రో మిషన్లలో వాడే సెన్సార్లు, వ్యవస్థల ఉమ్మడి అవసరాల నుంచి కాన్ఫిగరేషన్‌ను నిర్ణయించారు. లోపాలను తట్టుకునే అంతర్గత మెమరీలను SHAKTI కోర్‌కు జత చేశారు, అంతరిక్ష వ్యవస్థల్లో వాడే ప్రత్యేక మాడ్యూళ్లను చేర్చారు: కార్డిక్ యూనిట్ (త్రికోణమితి లెక్కల కోసం హార్డ్‌వేర్ బ్లాక్), వాచ్‌డాగ్ టైమర్లు, అధునాతన సీరియల్ బస్సులు. అనేక బూట్ విధానాలు, మెమరీ విస్తరణ ఇంటర్‌ఫేస్‌లు భవిష్యత్ మిషన్లకు చోటు ఇస్తాయి. ప్రాజెక్టు టేప్-ఔట్ పేజీ ఈ కోర్‌ను 17 మి.మీ. x 17 మి.మీ., 219-పిన్ బాల్ గ్రిడ్ ప్యాకేజీలో 180 ఎన్ఎం సీఎంఓఎస్‌లోని C తరగతి డిజైన్‌గా చూపుతోంది.

ప్రకటన గొలుసులోని ప్రతి దశ పేరు చెబుతోంది. చిప్‌ను ఎస్‌సీఎల్ తయారుచేసింది. కర్ణాటకలోని పెర్జెనహళ్లి వద్ద టాటా అడ్వాన్స్‌డ్ సిస్టమ్స్ దానిని ప్యాకేజ్ చేసింది. గుజరాత్‌లోని పీసీబీ పవర్ మదర్‌బోర్డును తయారుచేసింది, చెన్నైలోని సిర్మా ఎస్‌జీఎస్ దానిని అసెంబుల్ చేసి అమర్చింది, ఐఐటీ మద్రాస్ సాఫ్ట్‌వేర్ రాసి బూట్ చేసింది. ఎస్‌సీఎల్ డైరెక్టర్ జనరల్ కమల్‌జీత్ సింగ్, చిప్‌ను ఎస్‌సీఎల్ 180 ఎన్ఎం సాంకేతికతలో, మాస్క్ ఫ్రేమ్ డిజైన్, జీడీఎస్ తయారీ, పరీక్షతో సహా, తయారుచేశామని, వేఫర్ స్థాయి ధ్రువీకరణ ఐఐటీ మద్రాస్ బృందంతో కలిసి ఎస్‌సీఎల్‌లో జరిగిందని చెప్పారు.

సెమీకండక్టర్ డిజైన్, తయారీలో ఇది “మేక్ ఇన్ ఇండియా”కు మైలురాయి అని ఇస్రో చైర్మన్ డాక్టర్ వి. నారాయణన్ అన్నారు. ఆయన ఇలా కూడా అన్నారు:

ఈ కంట్రోలర్ ఆధారంగా రూపొందిన ఉత్పత్తికి త్వరలో ఫ్లైట్ పరీక్ష జరపాలని ప్రణాళిక ఉంది, పనితీరు నిర్ధారణ అవుతుంది.

ఈ వ్యాసం కోసం తెరిచిన ఆధారాల్లో 2026 నవంబర్ 5 నాటికి ఏదీ ఫ్లైట్ ఫలితాన్ని నివేదించలేదు.

కార్యక్రమం, దాని చుట్టూ ఉన్న కంపెనీలు

2022 ఏప్రిల్ 27న మీటీవై డిజిటల్ ఇండియా RISC-V (DIR-V) కార్యక్రమాన్ని ప్రకటించింది, 2023 డిసెంబర్ నాటికి SHAKTI, సీ-డ్యాక్ VEGA ప్రాసెసర్లకు వాణిజ్య సిలికాన్, డిజైన్ విజయాలు మైలురాళ్లుగా పెట్టారు. కామకోటిని చీఫ్ ఆర్కిటెక్ట్‌గా, ఎస్. కృష్ణకుమార్ రావును ప్రోగ్రామ్ మేనేజర్‌గా నియమించారు. సూపర్ కంప్యూటర్లపై సీ-డ్యాక్ ముందటి పని పరమ్ వ్యాసంలో ఉంది.

2023 నవంబర్ 17 నాటి పీఐబీ ప్రకటన ఈ కార్యక్రమం కింద టేప్-ఔట్‌లను జాబితా చేసింది: ఎస్‌సీఎల్‌లో 180 ఎన్ఎం వద్ద, ఇంటెల్‌లో 22 ఎన్ఎం వద్ద 32-బిట్, 64-బిట్ SHAKTI ప్రాసెసర్లు, ఎస్‌సీఎల్‌లో 180 ఎన్ఎం వద్ద ఐఐటీ బాంబే 32-బిట్ AJIT ప్రాసెసర్, సిల్టెర్రాలో 130 ఎన్ఎం వద్ద, 64-బిట్ వెర్షన్‌కు ఎస్‌సీఎల్‌లో 180 ఎన్ఎం వద్ద VEGA ప్రాసెసర్లు. VEGA చిప్‌పై సీ-డ్యాక్ ARIES డెవలప్‌మెంట్ బోర్డుల శ్రేణి తయారుచేసిందని అదే ప్రకటన చెప్పింది. 2025 మార్చి 20న మీటీవై DIR-V గ్రాండ్ ఛాలెంజ్‌ను ప్రకటించింది, VEGA, SHAKTI ప్రాసెసర్లు దాని కేంద్రంలో ఉన్నాయి, దరఖాస్తులు ఏప్రిల్ 10 నుంచి తెరుచుకున్నాయి.

కంపెనీలు ఈ కోర్‌లపై నిర్మించడం మొదలుపెట్టాయి. ఈ కార్యక్రమం నుంచి పుట్టిన ఐదు స్టార్టప్‌లను ప్రాజెక్టు స్లైడ్లు జాబితా చేశాయి, వాటిలో మూడు 2021లో: మైండ్‌గ్రోవ్, సెక్యూర్‌వీవ్, వ్యోమ. మైండ్‌గ్రోవ్ తన చిప్‌లలో SHAKTI కోర్‌లను వాడుతోందని, ఇన్‌కోర్ సెమీకండక్టర్స్ RISC-V ప్రాసెసర్ కోర్‌లను అభివృద్ధి చేస్తోందని RISC-V ఇంటర్నేషనల్ 2023 బ్లాగ్ చెబుతోంది. 2021లో స్థాపించి ఐఐటీ మద్రాస్‌లో ఇంక్యుబేట్ అయిన మైండ్‌గ్రోవ్, తన సెక్యూర్ ఐఓటీ చిప్‌ను 2024 మేలో విడుదల చేసినట్లు చెబుతోంది. దాని ఉత్పత్తి పేజీ 28 ఎన్ఎం ప్రక్రియపై 700 మెగాహెర్ట్జ్ వద్ద ఒకే 64-బిట్ SHAKTI C తరగతి కోర్‌ను, హార్డ్‌వేర్ ఎన్‌క్రిప్షన్, సెక్యూర్ బూట్, మూల్యాంకన బోర్డులు, స్టాంప్ మాడ్యూళ్లతో జాబితా చేస్తోంది.

రికార్డు తెరిచి ఉంచేవి

“తొలి” అనే ముద్ర ఐఐటీ మద్రాస్ 2018 ప్రకటనకు చెందినది, ఎస్‌సీఎల్ చిప్‌లను భారత్‌లోనే పూర్తిగా డిజైన్ చేసి తయారుచేసిన తొలి RISC-V మైక్రోప్రాసెసర్‌గా అది పిలిచిందని IANS నివేదించింది. ఒక ఏడాది తర్వాత కామకోటి మరింత సంకుచితంగా మాట్లాడారు: “ఐఐటీ నుంచి మేము మైక్రోప్రాసెసర్‌ను తయారుచేయలేదు” అని ఆయన అన్నారు, ఆ చిప్‌లను ఒక మైక్రోప్రాసెసర్‌తో పోలిస్తే చాలా చిన్నవిగా వర్ణించారు, ప్రాసెసర్‌ను లినక్స్ బూట్ చేయించడమే అత్యంత కష్టమైన భాగమని చెప్పారు.

ఇస్రో చైర్మన్ ఫిబ్రవరి 2025లో ప్రణాళికగా వర్ణించిన ఐరిస్ ఫ్లైట్ పరీక్షకు, 2026 నవంబర్ 5 నాటికి ఈ వ్యాసం కోసం తెరిచిన ఆధారాల్లో ప్రచురిత ఫలితం లేదు. ఎస్‌సీఎల్‌లోని మూడు చిప్‌లు 180 ఎన్ఎం డిజైన్లు, ఎస్‌సీఎల్ దాని బేస్‌లైన్‌గా వర్ణించే ప్రక్రియ ఇది, 28 ఎన్ఎం మైండ్‌గ్రోవ్ భాగం కోర్‌లను సన్నని నోడ్‌పై చూపుతోంది, అయితే అది ఎక్కడ తయారవుతుందో ఆ ఆధారాలు చెప్పవు.