V roce 2019 byla v německém Berlíně otevřena mezinárodní výstava spotřební elektroniky (IFA2019). Jak jsme očekávali, Huawei dnes na IFA2019 uvedla na trh nový produkt a uvedla na trh nejnovější produkty své vlastní řady čipů Kirin, konkrétně Kirin 990 a Kirin 990 5G. Mezi nimi je většina specifikací první vlajkové lodi 5G SoC na světě - Kirin 990 5G a Kirin 990 stejná. Kromě podpory 5G je mezi nimi jen malý rozdíl.

Parametry Huawei Kirin 990

Kirin 990 5G je první vlajkovou lodí 5G SoC na světě zahájenou společností Huawei. Jedná se o nejmenší 5G mobilní čipové řešení v oboru. Na základě nejpokročilejšího procesu 7nm + EUV v tomto odvětví je 5G modem poprvé integrován do SoC. Je to první, kdo podporuje duální architekturu NSA / SA a plnofrekvenční pásmo TDD / FDD. Na základě vynikající schopnosti připojení 5G u zařízení Baron 5000 dosahuje Kirin 990 5G špičkovou rychlost stahování 2.3 Gbps v pásmu Sub-6GHz se špičkovou špičkovou rychlostí 1.25 Gbps.

Tento čip je první vlajkovou lodí SoC s architekturou NPU DaVinci. Jeho inovativní design architektury NPU big core + NPU micro-core je ideální pro vynikající výkon a energetickou účinnost pro velké počítačové scénáře. Pokud jde o CPU, Kirin 990 používá tříjádrovou energeticky účinnou architekturu se dvěma velkými jádry + dvěma středními jádry a čtyřmi malými jádry, s maximální frekvencí 2.86 GHz. GPU je vybaven jádrem 16 Mali-G76. Nová inteligentní mezipaměť na úrovni systému implementuje inteligentní vykládku, což šetří šířku pásma a snižuje spotřebu energie.

Pokud jde o hraní her, Kirin 990 5G je aktualizován na Kirin Gaming + 2.0, aby bylo dosaženo efektivní spolupráce hardwarových základů a řešení. Pokud jde o fotografii, Kirin 990 5G přijal nový ISP 5.0 a poprvé podporuje mobilní redukci šumu hardwaru BM3D (Block-Matching a 3D filtrování) na mobilním čipu. Výsledkem je, že scéna tmavého světla je jasnější a jasnější. Navíc tento čip přichází s první technologií redukce šumu videa na dvou doménách na světě. Zpracování šumu videa je přesnější, natáčení videa je bez strachu z tmavých scén. Technologie vykreslování videa v reálném čase je založena na segmentaci AI. Video obraz upravuje barevný snímek po snímku a video smartphonu představuje texturu filmu. HiAI Open Architecture 2.0 byl znovu upgradován. Kompatibilita rámce a operátorů dosáhla nejvyšší úrovně v oboru. Počet operátorů je až 300+. Podporuje všechny běžné rámcové modely v oboru, poskytuje vývojářům výkonnější a úplnější soubor nástrojů a umožňuje vývoj aplikací AI.

Jaké výhody to přináší?

Při pohledu zpět na základní specifikace čipu řady Kirin 990 zjistíte, že prvním důležitým technickým bodem Kirin 990 5G je procesní technologie používající novou generaci litografie 7nm + EUV. Ve skutečnosti je pro čip jeho proces často prvním zájmem fanoušků. Co tedy znamená procesní uzel 7nm + používaný Kirin 990 5G? Co je to tzv. Litografická technologie EUV? Pojďme hlouběji.

Věříme, že si stále pamatujete, že Kirin 980 vydaný v loňském roce je první mobilní čip na světě využívající 7nm procesní technologii. Poté se 7nm stane standardem vlajkového mobilního čipu. Ve skutečnosti však 7nm čip, který jsme použili ve smartphonu, nevyužívá celý proces 7nm nebo zcela nevyužívá 7nm výhodu. Proto tomu říkáme proces první generace 7nm a 7nm + je proces druhé generace 7nm.

V květnu tohoto roku byly zveřejněny zprávy týkající se hromadné výroby procesu 7nm +. Je to poprvé, co mobilní procesor přejde do sériové výroby pomocí litografické technologie EUV. Díky tomu se společnosti Intel a Samsung dostali v tomto odvětví na přední místo.

Je zřejmé, že Huawei Kirin 990 5G je první šarží mobilního SoC využívající procesní technologii 7nm +. Co tedy tento proces 7nm + znamená? Jaký je rozdíl mezi technologií 7nm a první technologií XNUMXnm?

Nejprve musíme pochopit obtížnost procesního uzlu 7nm.

Víme, že čip je tvořen velkým počtem tranzistorů. Tranzistor je také nejzákladnější úrovní čipu. Vedení a zkrácení každého tranzistoru představují 0 a 1. A dokonce miliony tranzistorů představují desítky milionů nebo dokonce stovky milionů 1 nebo 0. Toto je základní princip čipového zpracování. Každý tranzistor je velmi malý.

Ve struktuře tranzistoru je 'Gate' hlavně zodpovědný za řízení zapnutí a vypnutí zdroje a odtoku na obou koncích a proudů proudu ze zdroje do odtoku. V tuto chvíli určuje šířka brány ztrátu při průchodu proudu a vyjadřuje se spotřeba tepla a energie. Čím užší je šířka, tím nižší je spotřeba energie. Šířka brány (délka brány) je hodnota v procesu XX nm.

Pro výrobce čipů je přirozené usilovat o užší šířku brány. Když se však šířka přiblíží 20 nm, schopnost regulace brána-proud prudce klesá, rychlost úniku se odpovídajícím způsobem zvyšuje a roste také obtížnost výrobního procesu. Jak však víte, tento problém byl vyřešen a zde se nerozšiřuje. A když se proces bude nadále zmenšovat, bude obtížnost dále zvyšována. Lidé zjistili, že původní řešení nefunguje a přineslo další trik. Na začátku uzlu 10nm se proto výrobci čipů setkali s obtížemi ve fázi výroby.

Když se proces velikosti tranzistoru dále sníží, menší než 10 nm, nastanou kvantové efekty. Tomu říkáme fyzický limit. Vlastnosti tranzistoru bude obtížné řídit. V této době se výrobní náročnost čipu zjevně exponenciálně zvyšuje. Nejedná se pouze o technický problém, ale také o to, aby bylo zapotřebí velké investice.

Jaké je tedy zlepšení ve dvou generacích technologie z 7nm na 7nm +?

Z výše uvedeného úvodu jsme pochopili, že s neustálým rozvojem čipového procesu se také exponenciálně zvýšila náročnost výroby čipů. Konkrétně pro proces výroby čipů existuje jeden z nejdůležitějších procesů, vývoj a leptání.

Jak vidíte, světlo se promítá skrz masku (nazývanou také křížová mřížka) s integrovaným obvodovým vzorem na oplatku potaženou fotorezistem, čímž se vytvoří exponovaný a neexponovaný „vzor“. Poté je vyleptán litografickým strojem.

Toto je pouze vysvětlení obrázku. Samotný proces je velmi komplikovaný. Musíme však vědět, že volba zdroje světla v tomto procesu je velmi důležitá. Volba zdroje světla je ve skutečnosti vlnovou délkou vybraného světla. Čím kratší je vlnová délka, tím menší je skutečná velikost, kterou lze exponovat.

Před tím byla nejpokročilejší hluboká ultrafialová litografie (DUV), což je také excimerový laser, včetně excimérového laseru KrF (vlnová délka 248 nm) a excimérového laseru ArF (vlnová délka 193 nm). Pokročilejší než DUV je EUV, což znamená extrémně ultrafialové světlo.

Extrémní ultrafialová litografie má vlnovou délku až 13.5 nm. Skok je velmi zřejmý. Je zjevně vhodnější pro výrobní proces čipů 7nm, které mohou výrazně zvýšit hustotu tranzistorů a snížit spotřebu energie. Huawei řekl, že celková oblast čipu Kirin 990 se ve srovnání s 980 nezměnila. Počet zahrnutých tranzistorů se však výrazně zvýšil a dosáhl úžasných miliard tranzistorů 10.3. Jedná se tedy o první mobilní čip s více než 10 miliardami tranzistorů. Kromě toho to jasně souvisí s přijetím procesní technologie 7nm +. Zvýšení počtu tranzistorů znamená zvýšení výkonu zpracování čipu. Ve srovnání s tradičním procesem 7nm má řada Kirin 990 nárůst hustoty tranzistoru o 18%, energetická účinnost se zvýšila o 10% a provoz AI ušetří více energie.

Kromě toho výroba 7nm čipů není jen EUV, ale výhody litografie EUV jsou zřetelnější. DUV lze také použít k výrobě 7nm čipů. V loňské litografii DUV se stále používaly loňské první čipy 7nm.

Použití litografie EUV je proto také klíčem k rozlišení procesu 7nm druhé generace od první generace. Ale použití této technologie je velmi obtížné. A existuje mnoho problémů, které je třeba vyřešit. Například litografický stroj EUV má světelnou účinnost pouze asi 2%. A činný výkon je pouze 250W, který nemůže splnit účel účinného leptání oplatky. Kromě toho molekuly vzduchu také ruší světlo EUV. Pro litografii EUV je tedy nutné vakuové prostředí. Za účelem vyřešení hromadné výroby procesu 7nm + investovala společnost Huawei do velkého počtu procesních odborníků pro výzkum a vývoj, s více než 5,000 verifikacemi a velkým počtem experimentů. Těžištěm je zjevně řešení aplikace litografických technologických problémů EUV.

V důsledku toho již samozřejmě víme, že procesní technologie 7nm + byla úspěšně sériově vyráběna. Kirin 990 také poprvé použil tuto pokročilou technologii - uvědomte si, že je to komerční, a chytrý telefon řady Huawei Mate 30 bude uveden na trh v září 19.

Po vydání čipu Kirin 990 5G bude bezpochyby proces 7nm + hlavním technologickým standardem pro mobilní vlajkovou loď, stejně jako proces 7nm vedený Kirin 980 v loňském roce.