В 2019 году Международная выставка потребительской электроники (IFA2019) была открыта в Берлине, Германия. Как мы и ожидали, сегодня на выставке IFA2019 компания Huawei представила новый продукт, представив новейшие продукты из собственной серии чипов Kirin, а именно Kirin 990 и Kirin 990 5G. Среди них большинство спецификаций первых в мире флагманских 5G SoC - Kirin 990 5G и Kirin 990 одинаковы. В дополнение к поддержке 5G, между ними есть только небольшая разница.

Параметры Huawei Kirin 990

Kirin 990 5G является первым в мире флагманом 5G SoC, выпущенным компанией Huawei. Это самое маленькое в отрасли решение для мобильных чипов 5G. Основанный на самом совершенном в отрасли процессе 7 нм + EUV, модем 5G впервые интегрирован в SoC. Он первый поддерживает двойную архитектуру NSA / SA и полную полосу частот TDD / FDD. Основываясь на превосходных возможностях подключения 5G к Baron 5000, Kirin 990 5G достигает максимальной скорости загрузки 2.3 Гбит / с в полосе Sub-6 ГГц с пиковой скоростью восходящего потока 1.25 Гбит / с.

Этот чип является первым флагманом SoC с архитектурой DaVinci NPU. Инновационный дизайн архитектуры микроядра NPU Big Core + NPU идеально подходит для обеспечения высокой производительности и энергоэффективности в больших вычислительных сценариях. Что касается центрального процессора, то Kirin 990 использует трехъядерную энергоэффективную архитектуру с двумя большими ядрами + два средних ядра и четыре маленьких ядра с максимальной частотой 2.86 ГГц. Графический процессор оснащен ядром 16 Mali-G76. Новый системный кэш Smart Cache реализует интеллектуальную разгрузку, которая экономит полосу пропускания и снижает энергопотребление.

С точки зрения игр, Kirin 990 5G обновлен до Kirin Gaming + 2.0 для эффективного взаимодействия основ и решений оборудования. С точки зрения фотографии, Kirin 990 5G принимает новый ISP 5.0 и впервые поддерживает технологию аппаратного шумоподавления BM3D (согласование блоков и 3D-фильтрацию) на мобильном чипе с единым реверсом. В результате сцена темного света становится ярче и четче. Кроме того, этот чип поставляется с первой в мире технологией совместного шумоподавления с двумя доменами. Обработка видеошума более точна, видеосъемка свободна от страха перед темными сценами. Технология рендеринга видео в реальном времени основана на сегментации AI. Видео картинка корректирует цвет за кадром, а видео на смартфоне представляет текстуру фильма. HiAI Open Architecture 2.0 была снова обновлена. Совместимость платформы и оператора достигла самого высокого уровня в отрасли. Количество операторов до 300+. Он поддерживает все основные модели фреймворков в отрасли, предоставляя разработчикам более мощный и полный набор инструментов и позволяя разрабатывать приложения AI.

Какие преимущества это приносит?

Оглядываясь назад на основные характеристики чипа серии Kirin 990, вы обнаружите, что первым важным техническим аспектом Kirin 990 5G является технология процесса с использованием нового поколения литографии 7nm + EUV. Действительно, для чипа, его процесс часто является первоочередной задачей поклонников. Так что же означает узел процесса 7nm +, используемый Kirin 990 5G? Что такое так называемая технология литографии EUV? Давайте копать глубже.

Мы считаем, что вы все еще помните, что выпущенный в прошлом году Kirin 980 - это первый в мире мобильный чип с использованием 7-нм техпроцесса. После этого 7nm становится стандартом флагманского мобильного чипа. Но на самом деле 7-нм чип, который мы использовали на смартфоне, не использует полный 7-нм процесс или не полностью раскрывает преимущество 7-нм. Вот почему мы называем это процесс 7nm первого поколения, а 7nm + - это процесс 7nm второго поколения.

В мае этого года появились новости о массовом производстве процесса 7nm +. Впервые мобильный процессор поступает в массовое производство с использованием технологии литографии EUV. Это сделало Intel и Samsung лидером в отрасли.

Очевидно, что Huawei Kirin 990 5G является первой партией мобильных SoC, использующих технологию процесса 7nm +. Так что же означает этот процесс 7nm +? В чем разница между ним и технологией первого поколения 7nm?

Прежде всего, мы должны понять сложность узла процесса 7nm.

Мы знаем, что чип состоит из большого количества транзисторов. Транзистор также является самым базовым уровнем чипа. Проводимость и усечение каждого транзистора представляют собой 0 и 1. И даже миллионы транзисторов представляют собой десятки миллионов или даже сотни миллионов 1 или 0. Это основной принцип чиповых вычислений. Каждый транзистор очень маленький.

В транзисторной структуре «Gate» в основном отвечает за управление включением и выключением истока и стока на обоих концах, а также ток протекает от истока к стоку. В это время ширина затвора определяет потери при прохождении тока, а потребление тепла и мощности выражается. Чем уже ширина, тем ниже энергопотребление. Ширина затвора (длина затвора) является значением в процессе XX нм.

Для производителей чипов естественно стремиться к более узкой ширине ворот. Но когда ширина приближается к 20 нм, способность управления затвором-током резко падает, соответственно увеличивается скорость утечки, и сложность производственного процесса также возрастает. Однако, как вы знаете, эта проблема была решена, и здесь она не раскрывается. И когда процесс продолжит сокращаться, сложность еще больше возрастет. Люди находят, что оригинальное решение не работает, и принесли еще один трюк. Поэтому в начале узла 10nm производители микросхем столкнулись с трудностями на этапе производства.

Когда процесс размера транзистора будет дополнительно уменьшен, меньше чем 10 нм, квантовые эффекты будут происходить. Это то, что мы называем физическим пределом. Характеристики транзистора станет трудно контролировать. В это время сложность изготовления чипа, очевидно, экспоненциально возрастает. Это не только техническая сложность, но и требует больших капиталовложений.

Так в чем же улучшение технологий двух поколений от 7nm до 7nm +?

Из вышеприведенного введения мы поняли, что с непрерывным развитием процесса производства чипов сложность производства чипов также возросла в геометрической прогрессии. Специфичный для процесса изготовления чипов, существует один из самых важных процессов, разработка и травление.

Как вы можете видеть, свет проецируется через маску (также называемую сеткой) с рисунком интегральной схемы на покрытую фоторезистом пластину для формирования экспонированного и неэкспонированного «рисунка». Затем он вытравливается литографической машиной.

Это всего лишь объяснение изображения. Фактический процесс чрезвычайно сложен. Но нам нужно знать, что выбор источника света в этом процессе очень важен. Выбор источника света на самом деле является длиной волны выбранного света. Чем короче длина волны, тем меньше фактический размер, который может быть выставлен.

До этого наиболее совершенной была глубокая ультрафиолетовая литография (DUV), которая также является эксимерным лазером, включая эксимерный лазер KrF (длина волны 248 нм) и эксимерный лазер ArF (длина волны 193 нм). EUV более продвинут, чем DUV, что означает исключительно ультрафиолетовое излучение.

Экстремальная ультрафиолетовая литография имеет длину волны до 13.5 нм. Скачок очень очевиден. Очевидно, что он больше подходит для процесса изготовления микросхем 7nm, что может значительно увеличить плотность транзисторов и снизить энергопотребление. Huawei отмечает, что общая площадь чипа Kirin 990 не изменилась по сравнению с 980. Но количество включенных транзисторов было значительно увеличено, достигнув удивительного миллиарда транзисторов 10.3. Таким образом, это первый мобильный чип с более чем миллиардами транзисторов 10. Помимо этого, это явно связано с принятием технологии процесса 7nm +. Увеличение количества транзисторов означает увеличение мощности чипа. По сравнению с традиционным процессом 7nm, серия Kirin 990 имеет увеличение плотности транзисторов на 18%, энергоэффективность увеличена на 10%, а работа AI будет экономить больше энергии.

Кроме того, производство 7-нм чипов - это не только EUV, но и преимущества литографии EUV более очевидны. DUV также может быть использован для производства 7-нм чипов. Первые 7-нм чипы прошлого года все еще использовались в литографии DUV.

Поэтому использование EUV-литографии также является ключом к тому, чтобы отличить процесс 7nm второго поколения от первого поколения. Но эту технологию очень сложно использовать. И есть много трудностей, которые нужно решить. Например, литографическая машина EUV имеет светоотдачу всего около 2%. И активная мощность только 250W, которая не может удовлетворить цели эффективного травления пластины. Кроме того, молекулы воздуха также мешают свету EUV. Таким образом, вакуумная среда необходима для литографии EUV. Чтобы решить проблему массового производства процесса 7nm +, компания Huawei инвестировала в большое количество экспертов по технологическим процессам для исследований и разработок, проведя не только проверки 5,000 и большое количество экспериментов. Это, очевидно, направлено на решение проблемы применения технологии литографии EUV.

Конечно, в результате мы уже знаем, что технология процесса 7nm + была успешно произведена в массовом порядке. Kirin 990 также впервые использовал эту передовую технологию - обратите внимание, что она коммерческая, а смартфон серии Huawei Mate 30 будет выпущен в сентябре 19.

Несомненно, с выпуском чипа Kirin 990 5G процесс 7nm + станет основным технологическим стандартом технологического процесса для флагманского мобильного чипа, точно так же, как и процесс 7nm, которым руководил Кирин 980 в прошлом году.