Nel 2019, l'International Consumer Electronics Show (IFA2019) è stato inaugurato a Berlino, in Germania. Come ci aspettavamo, Huawei ha presentato oggi un nuovo prodotto all'IFA2019, lanciando gli ultimi prodotti della propria serie di chip Kirin, ovvero Kirin 990 e Kirin 990 5G. Tra questi, la maggior parte delle specifiche del primo SoC 5G di punta al mondo: Kirin 990 5G e Kirin 990 sono le stesse. Oltre al supporto 5G, c'è solo una piccola differenza tra i due.

Parametri Huawei Kirin 990

Il Kirin 990 5G è il primo SoC 5G di punta al mondo lanciato da Huawei. È la soluzione di chip mobile 5G più piccola del settore. Basato sul processo 7nm + EUV più avanzato del settore, il modem 5G è integrato nel SoC per la prima volta. È il primo a supportare la doppia architettura NSA / SA e la banda di frequenza completa TDD / FDD. Sulla base dell'eccellente capacità di connessione 5G del Baron 5000, il Kirin 990 5G raggiunge una velocità di download massima di 2.3 Gbps nella banda Sub-6GHz con una velocità di picco upstream di 1.25 Gbps.

Questo chip è il primo SoC di punta con NPU di architettura DaVinci. Il suo design innovativo di NPU big core + NPU micro-core architecture è ideale per prestazioni superiori ed efficienza energetica per grandi scenari informatici. Per quanto riguarda la CPU, Kirin 990 utilizza un'architettura a tre core ad alta efficienza energetica con due core grandi + due core medi e quattro core piccoli, con una frequenza massima di 2.86 GHz. La GPU è dotata di un Mali-G16 con core 76. La nuova Smart Cache a livello di sistema implementa l'offload intelligente, che consente di risparmiare larghezza di banda e ridurre il consumo energetico.

In termini di gioco, il Kirin 990 5G viene aggiornato a Kirin Gaming + 2.0 per ottenere una collaborazione efficiente di basi e soluzioni hardware. In termini di fotografia, il Kirin 990 5G adotta il nuovo ISP 5.0 e supporta per la prima volta la tecnologia di riduzione del rumore hardware a inversione singola BM3D (Block-Matching e filtro 3D) sul chip mobile. Di conseguenza, la scena di luce scura è più luminosa e chiara. Inoltre, questo chip viene fornito con la prima tecnologia di riduzione del rumore video congiunta a doppio dominio al mondo. L'elaborazione del rumore video è più precisa, le riprese video sono libere dalla paura delle scene buie. La tecnologia di rendering post-elaborazione video in tempo reale si basa sulla segmentazione AI. L'immagine video regola il colore fotogramma per fotogramma e il video dello smartphone presenta la trama del film. HiAI Open Architecture 2.0 è stato nuovamente aggiornato. Il framework e la compatibilità con l'operatore hanno raggiunto il livello più alto del settore. Il numero di operatori è fino a 300+. Supporta tutti i principali modelli di framework del settore, fornendo agli sviluppatori una toolchain più potente e completa e consentendo lo sviluppo di applicazioni AI.

Quali vantaggi porta?

Guardando indietro alle specifiche di base del chip serie Kirin 990, scoprirai che il primo importante punto tecnico del Kirin 990 5G è la tecnologia di processo che utilizza una nuova generazione di litografia 7nm + EUV. In effetti, per un chip, il suo processo è spesso la prima preoccupazione dei fan. Cosa significa quindi il nodo del processo 7nm + utilizzato da Kirin 990 5G? Qual è la cosiddetta tecnologia litografica EUV? Scaviamo più a fondo.

Crediamo che tu ricordi ancora che il Kirin 980 rilasciato lo scorso anno è il primo chip mobile al mondo che utilizza la tecnologia di processo 7nm. Successivamente, 7nm diventa lo standard del chip mobile di punta. Ma in effetti, il chip da 7nm che abbiamo utilizzato sullo smartphone non utilizza un processo completo a 7nm, oppure non rilascia completamente il vantaggio di 7nm. Ecco perché lo chiamiamo processo 7nm di prima generazione e 7nm + è il processo 7nm di seconda generazione.

Nel maggio di quest'anno sono trapelate le notizie relative alla produzione in serie del processo 7nm +. Questa è la prima volta che il processore mobile passa a una produzione di massa utilizzando la tecnologia litografica EUV. Ciò ha reso Intel e Samsung all'avanguardia nel settore.

Ovviamente, Huawei Kirin 990 5G è il primo lotto di SoC mobile che utilizza la tecnologia di processo 7nm +. Cosa significa questo processo 7nm +? Qual è la differenza tra questa e la tecnologia di processo 7nm di prima generazione?

Prima di tutto, dobbiamo capire la difficoltà del nodo del processo 7nm.

Sappiamo che il chip è composto da un gran numero di transistor. Il transistor è anche il livello più elementare del chip. La conduzione e il troncamento di ciascun transistor rappresentano 0 e 1. E persino milioni di transistor rappresentano decine di milioni o addirittura centinaia di milioni di 1 o 0. Questo è il principio base del chip computing. Ogni transistor è molto piccolo.

Nella struttura a transistor, 'Gate' è principalmente responsabile del controllo dell'accensione e dello spegnimento di Source e Drain su entrambe le estremità e la corrente scorre dalla sorgente allo drain. A questo punto, la larghezza del gate determina la perdita quando passa la corrente e vengono espressi il consumo di calore e di energia. Minore è la larghezza, minore è il consumo di energia. La larghezza del gate (lunghezza del gate) è il valore nel processo XX nm.

Per i produttori di chip, è naturale cercare una larghezza del cancello più stretta. Ma quando la larghezza si avvicina a 20 nm, la capacità di controllo gate-to-current diminuisce drasticamente, il tasso di dispersione aumenta di conseguenza e anche la difficoltà del processo di produzione aumenta. Tuttavia, come sapete, questo problema è stato risolto e non è stato ampliato qui. E quando il processo continua a ridursi, la difficoltà sarà ulteriormente aumentata. Le persone scoprono che la soluzione originale non funziona e ha portato un altro trucco. Pertanto, all'inizio del nodo 10nm, i produttori di chip hanno incontrato difficoltà nella fase di produzione.

Quando il processo di dimensione del transistor viene ulteriormente ridotto, inferiore a 10 nm, si verificano effetti quantici. Questo è ciò che chiamiamo limite fisico. Le caratteristiche del transistor diventeranno difficili da controllare. In questo momento, la difficoltà di produzione del chip è ovviamente in aumento esponenziale. Non è solo una difficoltà tecnica, ma richiede anche molti investimenti di capitale.

Allora, qual è il miglioramento delle due generazioni di tecnologia da 7nm a 7nm +?

Dall'introduzione di cui sopra, abbiamo capito che con il continuo avanzamento del processo di truciolo, anche la difficoltà di produzione di trucioli è aumentata in modo esponenziale. Specifico per il processo di produzione dei trucioli, esiste uno dei processi più importanti, lo sviluppo e l'attacco.

Come puoi vedere, la luce viene proiettata attraverso una maschera (chiamata anche reticolo) con un modello di circuito integrato sul wafer rivestito di fotoresist per formare un "modello" esposto e non esposto. Viene quindi inciso da una macchina litografica.

Questa è solo una spiegazione dell'immagine. Il processo effettivo è estremamente complicato. Ma quello che dobbiamo sapere è che la scelta della sorgente luminosa in questo processo è molto importante. La scelta della sorgente luminosa è in realtà la lunghezza d'onda della luce selezionata. Più corta è la lunghezza d'onda, minore è la dimensione effettiva che può essere esposta.

Prima di questo, la più avanzata era la litografia a ultravioletti profondi (DUV), che è anche un laser ad eccimeri, incluso il laser ad eccimeri KrF (lunghezza d'onda di 248 nm) e il laser ad eccimeri ArF (lunghezza d'onda di 193 nm). Più avanzato del DUV è EUV, che sta per luce ultravioletta.

La litografia a ultravioletti estremi ha una lunghezza d'onda fino a 13.5 nm. Il salto è molto evidente. È ovviamente più adatto al processo di produzione dei chip 7nm, che può aumentare notevolmente la densità dei transistor e ridurre il consumo energetico. Huawei ha affermato che l'area complessiva del chip Kirin 990 non è cambiata rispetto a 980. Ma il numero di transistor inclusi è stato notevolmente aumentato, raggiungendo un sorprendente 10.3 miliardi di transistor. Pertanto, questo è il primo chip mobile con oltre 10 miliardi di transistor. Oltre a ciò, è chiaramente correlato all'adozione della tecnologia di processo 7nm +. L'aumento del numero di transistor comporta un aumento della potenza di elaborazione del chip. Rispetto al tradizionale processo 7nm, la serie Kirin 990 ha un aumento della densità del transistor di 18%, l'efficienza energetica aumentata di 10% e il funzionamento dell'IA risparmierà più energia.

Inoltre, la produzione di chip 7nm non è solo EUV, ma i vantaggi della litografia EUV sono più evidenti. DUV può essere utilizzato anche per produrre chip a 7 nm. I primi chip a 7 nm dello scorso anno erano ancora utilizzati nella litografia DUV.

Pertanto, l'uso della litografia EUV è anche la chiave per distinguere il processo 7nm di seconda generazione dalla prima generazione. Ma questa tecnologia è molto difficile da usare. E ci sono molte difficoltà da risolvere. Ad esempio, la macchina per litografia EUV ha un'efficienza luminosa solo di circa il 2%. E la potenza attiva è solo 250W, che non può soddisfare lo scopo di incidere efficacemente il wafer. Inoltre, le molecole d'aria interferiscono anche con la luce EUV. Quindi l'ambiente del vuoto è richiesto per la litografia EUV. Al fine di risolvere la produzione in serie del processo 7nm +, Huawei ha investito in un gran numero di esperti di processo per la ricerca e lo sviluppo, con più di verifiche 5,000 e un gran numero di esperimenti. L'obiettivo è ovviamente quello di risolvere le difficoltà della tecnologia litografica EUV.

Naturalmente, di conseguenza, sappiamo già che la tecnologia di processo 7nm + è stata prodotta con successo in serie. Anche Kirin 990 ha utilizzato questa tecnologia avanzata per la prima volta: nota che è commerciale e lo smartphone della serie Huawei Mate 30 sarà rilasciato a settembre 19.

Indubbiamente, con il rilascio del chip Kirin 990 5G, il processo 7nm + sarà lo standard tecnologico di processo principale per il chip di punta mobile, proprio come il processo 7nm guidato da Kirin 980 lo scorso anno.