W 2019 r. W Berlinie w Niemczech otwarto międzynarodowy pokaz elektroniki konsumenckiej (IFA2019). Tak jak się spodziewaliśmy, Huawei przeprowadził dziś na IFA2019 nową premierę produktu, wprowadzając najnowsze produkty z własnej serii układów Kirin, a mianowicie Kirin 990 i Kirin 990 5G. Wśród nich większość specyfikacji pierwszego na świecie flagowego 5G SoC - Kirin 990 5G i Kirin 990 są takie same. Oprócz obsługi 5G między nimi jest tylko niewielka różnica.

Parametry Huawei Kirin 990

Kirin 990 5G to pierwszy na świecie flagowy model 5G SoC wprowadzony przez Huawei. Jest to najmniejsze w branży mobilne rozwiązanie 5G. Oparty na najbardziej zaawansowanym w branży procesie 7 nm + EUV, modem 5G po raz pierwszy został zintegrowany z SoC. Jako pierwszy obsługuje podwójną architekturę NSA / SA i pełne pasmo częstotliwości TDD / FDD. Opierając się na doskonałych możliwościach połączenia 5G w Baron 5000, Kirin 990 5G osiąga wiodącą szczytową prędkość pobierania 2.3 Gb / s w paśmie Sub-6 GHz z najwyższą prędkością szczytową 1.25 Gb / s.

Ten układ jest pierwszym flagowym SoC z architekturą NPU DaVinci. Innowacyjna konstrukcja architektury wielordzeniowej NPU + NPU zapewnia idealną wydajność i energooszczędność w dużych scenariuszach komputerowych. Jeśli chodzi o procesor, Kirin 990 wykorzystuje trzy-rdzeniową energooszczędną architekturę z dwoma dużymi rdzeniami + dwoma średnimi rdzeniami i czterema małymi rdzeniami o maksymalnej częstotliwości 2.86 GHz. Karta graficzna jest wyposażona w rdzeń 16 Mali-G76. Nowa inteligentna pamięć podręczna na poziomie systemu wprowadza inteligentne odciążanie, co oszczędza przepustowość i zmniejsza zużycie energii.

Jeśli chodzi o gry, Kirin 990 5G został zaktualizowany do wersji Kirin Gaming + 2.0, aby osiągnąć efektywną współpracę pomiędzy podstawowymi rozwiązaniami sprzętowymi i rozwiązaniami. Jeśli chodzi o fotografię, Kirin 990 5G po raz pierwszy przyjmuje nowego ISP 5.0 i po raz pierwszy obsługuje technologię sprzętowej redukcji szumów BM3D (Block-Matching i 3D) w mobilnym układzie. W rezultacie scena ciemnego światła jest jaśniejsza i wyraźniejsza. Co więcej, ten układ jest wyposażony w pierwszą na świecie technologię redukcji szumów wideo w dwóch domenach. Przetwarzanie szumów wideo jest bardziej precyzyjne, nagrywanie wideo jest wolne od strachu przed ciemnymi scenami. Technologia renderowania wideo w czasie rzeczywistym oparta jest na segmentacji AI. Obraz wideo dostosowuje kolor klatka po klatce, a wideo na smartfonie przedstawia teksturę filmu. HiAI Open Architecture 2.0 został ponownie zaktualizowany. Kompatybilność ram i operatorów osiągnęła najwyższy poziom w branży. Liczba operatorów wynosi do 300+. Obsługuje wszystkie główne modele ramowe w branży, zapewniając programistom bardziej wydajny i kompletny zestaw narzędzi oraz umożliwiając tworzenie aplikacji AI.

Jakie zalety to przynosi?

Patrząc wstecz na podstawowe specyfikacje układu z serii Kirin 990, przekonasz się, że pierwszym ważnym punktem technicznym Kirin 990 5G jest technologia procesowa wykorzystująca litografię 7nm + EUV nowej generacji. Rzeczywiście, w przypadku chipa jego proces jest często pierwszą troską fanów. Co więc oznacza węzeł procesu 7nm + używany przez Kirin 990 5G? Czym jest tak zwana technologia litografii EUV? Zagłębmy się głębiej.

Uważamy, że nadal pamiętasz, że Kirin 980 wydany w zeszłym roku jest pierwszym na świecie mobilnym układem wykorzystującym technologię procesową 7 nm. Następnie 7 nm staje się standardem flagowego chipa mobilnego. Ale tak naprawdę układ 7 nm, który zastosowaliśmy w smartfonie, nie wykorzystuje pełnego procesu 7 nm lub nie uwalnia całkowicie przewagi 7 nm. Dlatego nazywamy to procesem 7 nm pierwszej generacji, a 7 nm + to proces 7 nm drugiej generacji.

W maju tego roku informacje dotyczące masowej produkcji procesowej 7nm + zostały ujawnione. Po raz pierwszy procesor mobilny trafia do masowej produkcji z wykorzystaniem technologii litografii EUV. Dzięki temu Intel i Samsung są liderem w branży.

Oczywiście Huawei Kirin 990 5G to pierwsza partia mobilnego SoC wykorzystująca technologię procesową 7nm +. Co więc oznacza ten proces 7nm +? Jaka jest różnica między nim a technologią procesową 7nm pierwszej generacji?

Przede wszystkim musimy zrozumieć trudność węzła procesu 7nm.

Wiemy, że układ składa się z dużej liczby tranzystorów. Tranzystor jest również najbardziej podstawowym poziomem układu. Przewodnictwo i obcinanie każdego tranzystora reprezentują 0 i 1. Nawet miliony tranzystorów reprezentują dziesiątki milionów, a nawet setki milionów 1 lub 0. Jest to podstawowa zasada przetwarzania chipowego. Każdy tranzystor jest bardzo mały.

W strukturze tranzystora „bramka” jest głównie odpowiedzialna za kontrolowanie włączania i wyłączania źródła i drenażu na obu końcach, a prąd przepływa ze źródła do drenu. W tym momencie szerokość bramki określa stratę, gdy prąd płynie, i wyrażane są zużycie ciepła i energii. Im węższa szerokość, tym niższe zużycie energii. Szerokość bramki (długość bramki) jest wartością w procesie XX nm.

Dla producentów wiórów naturalne jest dążenie do węższej szerokości bramki. Ale kiedy szerokość zbliża się do 20 nm, zdolność regulacji prądu do prądu gwałtownie spada, odpowiednio wzrasta prąd upływowy, a trudność procesu produkcyjnego również rośnie. Jednak, jak wiadomo, problem ten został rozwiązany i nie został tutaj rozszerzony. A gdy proces będzie się kurczył, trudność będzie jeszcze większa. Ludzie uważają, że oryginalne rozwiązanie nie działa i przyniosło kolejną sztuczkę. Dlatego na początku węzła 10nm producenci chipów napotkali trudności na etapie produkcji.

Gdy proces wielkości tranzystora zostanie jeszcze zmniejszony, mniej niż 10 nm, wystąpią efekty kwantowe. To właśnie nazywamy limitem fizycznym. Charakterystyka tranzystora będzie trudna do kontrolowania. W tym momencie trudności produkcyjne układu wyraźnie rosną wykładniczo. Jest to nie tylko trudność techniczna, ale wymaga również dużych inwestycji kapitałowych.

Więc jaka jest poprawa w dwóch generacjach technologii od 7nm do 7nm +?

Z powyższego wstępu zrozumieliśmy, że wraz z ciągłym postępem procesu wytwarzania chipów, trudność wytwarzania chipów również wzrosła wykładniczo. Specyficzny dla procesu wytwarzania wiórów jest jeden z najważniejszych procesów, rozwoju i trawienia.

Jak widać, światło jest rzutowane przez maskę (zwaną również siatką) ze wzorem układu scalonego na płytkę pokrytą fotorezystem, aby utworzyć odsłonięty i nienaświetlony „wzór”. Następnie jest wytrawiany przez maszynę litograficzną.

To tylko wyjaśnienie obrazu. Rzeczywisty proces jest niezwykle skomplikowany. Ale musimy wiedzieć, że wybór źródła światła w tym procesie jest bardzo ważny. Wybór źródła światła jest w rzeczywistości długością fali wybranego światła. Im krótsza długość fali, tym mniejszy rzeczywisty rozmiar może zostać naświetlony.

Wcześniej najbardziej zaawansowana była litografia głębokiego ultrafioletu (DUV), która jest również laserem ekscymerowym, w tym laserem ekscymerowym KrF (długość fali 248 nm) i laserem ekscymerowym ArF (długość fali 193 nm). Bardziej zaawansowany niż DUV jest EUV, który oznacza światło ultrafioletowe.

Ekstremalna litografia ultrafioletowa ma długość fali do 13.5 nm. Skok jest bardzo oczywisty. Jest oczywiście bardziej odpowiedni do procesu produkcji układów 7nm, które mogą znacznie zwiększyć gęstość tranzystorów i zmniejszyć zużycie energii. Huawei powiedział, że ogólna powierzchnia układu Kirin 990 nie zmieniła się w porównaniu do 980. Ale liczba zawartych tranzystorów została znacznie zwiększona, osiągając zdumiewająco miliard tranzystorów 10.3. Jest to zatem pierwszy mobilny układ z ponad miliardami tranzystorów 10. Poza tym jest to wyraźnie związane z przyjęciem technologii procesowej 7nm +. Wzrost liczby tranzystorów oznacza wzrost mocy przetwarzania chipów. W porównaniu do tradycyjnego procesu 7nm, seria Kirin 990 ma wzrost gęstości tranzystora o 18%, wydajność energetyczną zwiększoną o 10%, a działanie AI pozwoli zaoszczędzić więcej energii.

Ponadto produkcja czipów 7 nm to nie tylko EUV, ale zalety litografii EUV są bardziej oczywiste. DUV można również wykorzystać do produkcji układów o długości 7 nm. W zeszłym roku pierwsze układy 7 nm były nadal używane w litografii DUV.

Dlatego zastosowanie litografii EUV jest również kluczem do odróżnienia procesu 7nm drugiej generacji od pierwszej generacji. Ale ta technologia jest bardzo trudna w użyciu. I jest wiele trudności do rozwiązania. Na przykład maszyna litograficzna EUV ma wydajność świetlną tylko około 2%. A moc czynna to tylko 250W, który nie może spełnić celu skutecznego wytrawienia wafla. Ponadto cząsteczki powietrza również zakłócają światło EUV. Więc środowisko próżniowe jest wymagane do litografii EUV. Aby rozwiązać masową produkcję procesu 7nm +, Huawei zainwestował w dużą liczbę ekspertów procesowych w badania i rozwój, z ponad weryfikacjami 5,000 i dużą liczbą eksperymentów. Jego celem jest oczywiście rozwiązanie problemów związanych z technologią litografii EUV.

Oczywiście w rezultacie wiemy już, że technologia procesowa 7nm + została z powodzeniem wyprodukowana masowo. Kirin 990 również zastosował tę zaawansowaną technologię po raz pierwszy - zauważ, że jest to reklama komercyjna, a smartfon z serii Huawei Mate 30 zostanie wydany we wrześniu 19.

Niewątpliwie wraz z wydaniem układu Kirin 990 5G proces 7nm + będzie standardowym standardem technologicznym dla flagowego układu mobilnego, podobnie jak proces 7nm prowadzony przez Kirin 980 w zeszłym roku.