2019 wurde in Berlin die Internationale Messe für Unterhaltungselektronik (IFA2019) eröffnet. Wie erwartet hat Huawei heute auf der IFA2019 eine neue Produkteinführung durchgeführt, bei der die neuesten Produkte seiner eigenen Kirin-Chip-Serie vorgestellt wurden, nämlich Kirin 990 und Kirin 990 5G. Unter ihnen sind die meisten Spezifikationen des weltweit ersten Flaggschiffs 5G SoC - Kirin 990 5G und Kirin 990 - gleich. Zusätzlich zur 5G-Unterstützung gibt es nur einen kleinen Unterschied zwischen den beiden.

Huawei Kirin 990 Parameter

Das Kirin 990 5G ist das weltweit erste Flaggschiff des 5G SoC, das von Huawei auf den Markt gebracht wurde. Es ist die kleinste 5G-Lösung für mobile Chips der Branche. Basierend auf dem branchenweit fortschrittlichsten 7-nm + EUV-Prozess wird das 5G-Modem erstmals in den SoC integriert. Es ist das erste Unternehmen, das die duale NSA / SA-Architektur und das TDD / FDD-Vollfrequenzband unterstützt. Basierend auf der hervorragenden 5G-Verbindungsfähigkeit des Baron 5000 erreicht der Kirin 990 5G eine führende maximale Download-Rate von 2.3 Gbit / s im Sub-6-GHz-Band mit einer Upstream-Spitzenrate von 1.25 Gbit / s.

Dieser Chip ist das erste Flaggschiff-SoC mit DaVinci-Architektur-NPU. Das innovative Design der NPU-Big-Core- + NPU-Micro-Core-Architektur ist ideal für überlegene Leistung und Energieeffizienz in großen Computerszenarien. Was die CPU betrifft, verwendet die Kirin 990 eine energieeffiziente Drei-Kern-Architektur mit zwei großen Kernen + zwei mittleren Kernen und vier kleinen Kernen mit einer maximalen Frequenz von 2.86 GHz. Die GPU ist mit einem 16-Core Mali-G76 ausgestattet. Der neue Smart Cache auf Systemebene implementiert intelligentes Offloading, das Bandbreite spart und den Stromverbrauch senkt.

In Bezug auf Spiele wird das Kirin 990 5G auf Kirin Gaming + 2.0 aktualisiert, um eine effiziente Zusammenarbeit von Hardware-Grundlagen und -Lösungen zu erreichen. In Bezug auf die Fotografie übernimmt der Kirin 990 5G den neuen ISP 5.0 und unterstützt erstmals die Single-Reverse-Hardware-Rauschunterdrückungstechnologie BM3D (Block-Matching und 3D-Filterung) auf dem mobilen Chip. Dadurch ist die Dunkellichtszene heller und klarer. Darüber hinaus ist dieser Chip mit der weltweit ersten gemeinsamen Video-Rauschunterdrückungstechnologie mit zwei Domänen ausgestattet. Die Videorauschverarbeitung ist präziser, die Videoaufnahme ist frei von Angst vor dunklen Szenen. Die Echtzeit-Rendering-Technologie für die Videonachbearbeitung basiert auf der AI-Segmentierung. Das Videobild passt die Farbe Frame für Frame an und das Smartphone-Video zeigt die Filmtextur. HiAI Open Architecture 2.0 wurde erneut aktualisiert. Das Framework und die Bedienerkompatibilität haben das branchenweit höchste Niveau erreicht. Die Anzahl der Bediener beträgt bis zu 300+. Es unterstützt alle gängigen Framework-Modelle der Branche, bietet Entwicklern eine leistungsfähigere und vollständigere Toolchain und ermöglicht die Entwicklung von KI-Anwendungen.

Welche Vorteile bringt es?

Wenn Sie auf die grundlegenden Spezifikationen des Kirin 990-Chips zurückblicken, werden Sie feststellen, dass der erste wichtige technische Punkt des Kirin 990 5G die Prozesstechnologie mit einer neuen Generation von 7nm + EUV-Lithografie ist. Tatsächlich ist für einen Chip sein Prozess oft das erste Anliegen der Fans. Was bedeutet der von Kirin 7 990G verwendete 5nm + -Prozessknoten? Was ist die sogenannte EUV-Lithografietechnologie? Lassen Sie uns tiefer graben.

Wir glauben, Sie erinnern sich noch daran, dass der im letzten Jahr veröffentlichte Kirin 980 der weltweit erste mobile Chip mit 7-nm-Prozesstechnologie ist. Danach wird 7nm zum Standard des mobilen Flaggschiff-Chips. Tatsächlich verwendet der 7-nm-Chip, den wir auf dem Smartphone verwendet haben, keinen vollständigen 7-nm-Prozess oder setzt den 7-nm-Vorteil nicht vollständig frei. Deshalb nennen wir es den 7-nm-Prozess der ersten Generation, und 7nm + ist der 7-nm-Prozess der zweiten Generation.

Im Mai dieses Jahres sind die Neuigkeiten bezüglich der 7nm + -Prozess-Massenproduktion durchgesickert. Dies ist das erste Mal, dass der mobile Prozessor mit der EUV-Lithografietechnologie in Serie geht. Dies machte Intel und Samsung führend in der Branche.

Das Huawei Kirin 990 5G ist offensichtlich die erste Charge von mobilen SoCs, die die 7nm + -Prozess-Technologie verwenden. Was bedeutet dieser 7nm + -Prozess? Was ist der Unterschied zur 7nm-Prozesstechnologie der ersten Generation?

Zunächst müssen wir die Schwierigkeit des 7nm-Prozessknotens verstehen.

Wir wissen, dass der Chip aus einer großen Anzahl von Transistoren besteht. Der Transistor ist auch die grundlegendste Ebene des Chips. Das Leiten und Abschneiden jedes Transistors stellt 0 und 1 dar. Und selbst Millionen von Transistoren repräsentieren Dutzende von Millionen oder sogar Hunderte von Millionen von 1 oder 0. Dies ist das Grundprinzip des Chip-Computing. Jeder Transistor ist sehr klein.

In der Transistorstruktur ist 'Gate' hauptsächlich für die Steuerung des Ein- und Ausschaltens von Source und Drain an beiden Enden verantwortlich, und es fließt Strom von der Source zum Drain. Zu diesem Zeitpunkt bestimmt die Breite des Gates den Verlust, wenn der Strom fließt, und der Wärme- und Stromverbrauch werden ausgedrückt. Je schmaler die Breite, desto geringer der Stromverbrauch. Die Breite des Gates (Gatelänge) ist der Wert im XX-nm-Prozess.

Für Chiphersteller ist es selbstverständlich, eine engere Gate-Breite anzustreben. Nähert sich die Breite jedoch 20 nm, sinkt die Steuerbarkeit von Gate zu Strom stark, die Leckrate steigt entsprechend und die Schwierigkeit des Produktionsprozesses steigt ebenfalls. Wie Sie jedoch wissen, wurde dieses Problem gelöst und hier nicht erweitert. Und wenn der Prozess weiter schrumpft, wird der Schwierigkeitsgrad weiter zunehmen. Die Leute stellen fest, dass die ursprüngliche Lösung nicht funktioniert und brachten einen weiteren Trick. Zu Beginn des 10nm-Knotens stießen die Chiphersteller daher in der Produktionsphase auf Schwierigkeiten.

Wenn der Transistorgrößenprozess weiter unter 10 nm reduziert wird, treten Quanteneffekte auf. Dies nennen wir die physikalische Grenze. Die Eigenschaften des Transistors werden schwierig zu steuern sein. Zu diesem Zeitpunkt nimmt die Herstellungsschwierigkeit des Chips offensichtlich exponentiell zu. Dies ist nicht nur eine technische Schwierigkeit, sondern erfordert auch eine Menge Kapitalinvestition.

Was ist nun die Verbesserung in den beiden Technologie-Generationen von 7nm zu 7nm +?

Aus der obigen Einführung haben wir verstanden, dass mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung des Chipprozesses auch die Schwierigkeit der Chipherstellung exponentiell zugenommen hat. Speziell für den Prozess der Chipherstellung gibt es einen der wichtigsten Prozesse, Entwicklung und Ätzen.

Wie Sie sehen können, wird Licht durch eine Maske (auch als Retikel bezeichnet) mit einem integrierten Schaltungsmuster auf den mit Fotolack beschichteten Wafer projiziert, um ein belichtetes und ein unbelichtetes "Muster" zu bilden. Es wird dann von einer Lithographiemaschine weggeätzt.

Dies ist nur eine Erklärung des Bildes. Der eigentliche Prozess ist äußerst kompliziert. Wir müssen jedoch wissen, dass die Wahl der Lichtquelle in diesem Prozess sehr wichtig ist. Die Wahl der Lichtquelle ist tatsächlich die Wellenlänge des ausgewählten Lichts. Je kürzer die Wellenlänge ist, desto kleiner ist die tatsächliche Größe, die belichtet werden kann.

Zuvor war die Deep-Ultraviolet-Lithographie (DUV) am weitesten fortgeschritten, bei der es sich auch um einen Excimerlaser, einschließlich KrF-Excimerlaser (Wellenlänge 248 nm), und einen ArF-Excimerlaser (Wellenlänge 193 nm) handelt. Weiter fortgeschritten als DUV ist EUV, das für extrem ultraviolettes Licht steht.

Die Ultraviolettlithographie hat eine Wellenlänge von bis zu 13.5 nm. Der Sprung ist sehr offensichtlich. Es ist offensichtlich besser für den Herstellungsprozess von 7nm-Chips geeignet, wodurch die Dichte von Transistoren erheblich erhöht und der Stromverbrauch gesenkt werden kann. Laut Huawei hat sich die Gesamtfläche des Kirin 990-Chips im Vergleich zum 980 nicht verändert. Die Anzahl der enthaltenen Transistoren wurde jedoch erheblich erhöht und erreichte erstaunliche 10.3 Milliarden Transistoren. Somit ist dies der erste mobile Chip mit mehr als 10 Milliarden Transistoren. Abgesehen davon hängt es eindeutig mit der Einführung der 7nm + -Prozess-Technologie zusammen. Die Zunahme der Anzahl von Transistoren bedeutet eine Zunahme der Chipverarbeitungsleistung. Im Vergleich zum herkömmlichen 7nm-Verfahren hat die Kirin 990-Serie eine um 18% höhere Transistordichte, eine um 10% höhere Energieeffizienz und ein AI-Betrieb spart mehr Energie.

Darüber hinaus ist die Herstellung von 7-nm-Chips nicht nur EUV, sondern die Vorteile der EUV-Lithographie liegen auf der Hand. DUV kann auch zur Herstellung von 7-nm-Chips verwendet werden. Die ersten 7-nm-Chips des letzten Jahres wurden noch in der DUV-Lithographie verwendet.

Daher ist die Verwendung der EUV-Lithographie auch der Schlüssel zur Unterscheidung des 7nm-Prozesses der zweiten Generation von der ersten Generation. Diese Technologie ist jedoch sehr schwierig zu verwenden. Und es gibt viele Schwierigkeiten zu lösen. Beispielsweise hat die EUV-Lithografiemaschine eine Lichtausbeute von nur etwa 2%. Und die Wirkleistung ist nur 250W, was den Zweck des effizienten Ätzens des Wafers nicht erfüllen kann. Darüber hinaus stören die Luftmoleküle auch das EUV-Licht. Daher ist die Vakuumumgebung für die EUV-Lithographie erforderlich. Um die Massenproduktion des 7nm + -Prozesses zu lösen, hat Huawei in eine große Anzahl von Prozessexperten für Forschung und Entwicklung mit mehr als 5,000-Verifizierungen und einer großen Anzahl von Experimenten investiert. Das Hauptaugenmerk liegt offensichtlich auf der Lösung der Probleme bei der Anwendung der EUV-Lithographietechnologie.

Als Ergebnis wissen wir natürlich bereits, dass die 7nm + -Prozess-Technologie erfolgreich in Serie hergestellt wurde. Das Kirin 990 nutzte diese fortschrittliche Technologie auch zum ersten Mal - beachten Sie, dass dies kommerziell ist und das Smartphone der Huawei Mate 30-Serie ab September 19 erhältlich sein wird.

Zweifellos wird mit der Veröffentlichung des Kirin 990 5G-Chips der 7nm + -Prozess der Mainstream-Prozesstechnologiestandard für den mobilen Flaggschiff-Chip sein, genau wie der 7nm-Prozess, der letztes Jahr von Kirin 980 geführt wurde.