År 2019 öppnades International Consumer Electronics Show (IFA2019) i Berlin, Tyskland. Som vi förväntade oss genomförde Huawei en ny produktlansering idag på IFA2019 och lanserade de senaste produkterna från sin egen Kirin-chipserie, nämligen Kirin 990 och Kirin 990 5G. Bland dem är de flesta specifikationerna för världens första flaggskepp 5G SoC - Kirin 990 5G och Kirin 990 desamma. Förutom 5G-stöd är det bara en liten skillnad mellan de två.

Huawei Kirin 990-parametrar

Kirin 990 5G är världens första flaggskepp 5G SoC lanserad av Huawei. Det är branschens minsta 5G-mobilchiplösning. Baserat på branschens mest avancerade 7nm + EUV-process är 5G-modemet integrerat i SoC för första gången. Det är den första som stöder NSA / SA: s dubbla arkitektur och TDD / FDD-frekvensband. Baserat på den utmärkta 5G-anslutningsmöjligheten för Baron 5000, uppnår Kirin 990 5G en ledande 2.3 Gbps toppnedladdningshastighet i Sub-6GHz-bandet med en uppströms toppfrekvens på 1.25 Gbps.

Detta chip är det första flaggskeppet SoC med DaVinci-arkitekturen NPU. Dess innovativa design av NPU big core + NPU mikrokärnarkitektur är idealisk för överlägsen prestanda och energieffektivitet för stora datorscenarier. Vad gäller CPU använder Kirin 990 en tre-kärnans energieffektiv arkitektur med två stora kärnor + två medelstora kärnor och fyra små kärnor, med en maximal frekvens av 2.86 GHz. GPU är utrustad med en 16-kärna Mali-G76. Den nya systemnivån Smart Cache implementerar intelligent avlastning, vilket sparar bandbredd och minskar strömförbrukningen.

När det gäller spel uppdateras Kirin 990 5G till Kirin Gaming + 2.0 för att uppnå ett effektivt samarbete mellan hårdvarufundament och lösningar. När det gäller fotografering antar Kirin 990 5G den nya ISP 5.0 och stöder BM3D (Block-Matching och 3D-filtrering) enda bakåtbrusningsteknologi för hårdvara på mobilchipet för första gången. Som ett resultat är den mörka ljusa scenen ljusare och tydligare. Dessutom kommer detta chip med världens första gemensamma teknik för brusreducering av videoljud. Videobrusbearbetningen är mer exakt, videograferingen är fri från rädsla för mörka scener. Realtidstjänsten för efterbehandling av videon är baserad på AI-segmentering. Videobilden justerar färgramen efter ram, och smarttelefonvideon visar filmstrukturen. HiAI Open Architecture 2.0 har uppgraderats igen. Ramverket och operatörens kompatibilitet har nått den högsta nivån i branschen. Antalet operatörer är upp till 300+. Det stöder alla huvudströmrammodeller i branschen, vilket ger utvecklarna en mer kraftfull och komplett verktygskedja och möjliggör AI applikationsutveckling

Vilka fördelar har det?

När du tittar tillbaka på de grundläggande specifikationerna för Kirin 990-serien, kommer du att upptäcka att den första viktiga tekniska punkten i Kirin 990 5G är processtekniken med en ny generation 7nm + EUV-litografi. För ett chip är dess process ofta fansens första bekymmer. Så vad betyder 7nm + processnoden som används av Kirin 990 5G? Vad är den så kallade EUV-litografitekniken? Låt oss gräva djupare.

Vi tror att du fortfarande kommer ihåg att Kirin 980 släpptes förra året är världens första mobilchip med 7nm-processteknik. Därefter blir 7nm standarden för flaggskeppets mobila chip. Men i själva verket använder inte 7nm-chipet som vi har använt på smarttelefonen en komplett 7nm-process, eller släpper den inte helt 7nm-fördelen. Det är därför vi kallar det för den första generationen 7nm-process, och 7nm + är den andra generationens 7nm-process.

I maj i år har nyheten om 7nm + massaproduktion läckt ut. Det här är första gången mobilprocessorn går till en massproduktion med EUV-litografitekniken. Detta gjorde Intel och Samsung ledande i branschen.

Uppenbarligen är Huawei Kirin 990 5G den första omgången av mobil SoC som använder 7nm + -processstekniken. Så vad betyder denna 7nm + -process? Vad är skillnaden mellan den och den första generationens 7nm-processteknik?

Först av allt måste vi förstå svårigheten med 7nm-processnoden.

Vi vet att chipet består av ett stort antal transistorer. Transistorn är också chipets mest grundläggande nivå. Ledningen och trunkeringen av varje transistor representerar 0 och 1. Och till och med miljoner transistorer representerar tiotals miljoner eller till och med hundratals miljoner 1 eller 0. Detta är den grundläggande principen för chipberäkning. Varje transistor är mycket liten.

I transistorkonstruktionen är 'Gate' huvudsakligen ansvarig för att styra på och av källa och dränering i båda ändar, och ström flyter från källan till avloppet. Vid denna tidpunkt bestämmer portens bredd förlusten när strömmen går och värme- och effektförbrukningen uttrycks. Ju smalare bredd, desto lägre är energiförbrukningen. Portens bredd (grindlängd) är värdet i XX nm-processen.

För chiptillverkare är det naturligt att sträva efter en smalare grindbredd. Men när bredden närmar sig 20 nm, sjunker grind-till-strömstyrningsförmågan kraftigt, läckhastigheten ökar i enlighet därmed och svårigheten med produktionsprocessen ökar också. Men som ni vet har detta problem lösts och det utvidgas inte här. Och när processen fortsätter att krympa, kommer svårigheten att öka ytterligare. Människor tycker att den ursprungliga lösningen inte fungerar och förde ytterligare ett trick. I början av 10nm-noden mötte chiptillverkarna därför svårigheter i produktionsfasen.

När transistorstorleksprocessen minskas ytterligare, mindre än 10 nm, kommer kvanteffekter att uppstå. Detta är vad vi kallar den fysiska gränsen. Transistorns egenskaper kommer att bli svåra att kontrollera. Vid denna tidpunkt ökar uppenbarligen tillverkningssvårigheten för chipet exponentiellt. Det är inte bara en teknisk svårighet utan det kräver också mycket kapitalinvesteringar.

Så vad är förbättringen i de två generationerna av teknik från 7nm till 7nm +?

Från ovanstående introduktion förstod vi att med den kontinuerliga utvecklingen av chipprocessen har svårigheterna med chiptillverkning också ökat exponentiellt. Speciellt för processen för chiptillverkning finns det en av de viktigaste processerna, utveckling och etsning.

Som ni kan se projiceras ljus genom en mask (även kallad en reticle) med ett integrerat kretsmönster på den fotoresistbelagda skivan för att bilda ett exponerat och oexponerat 'mönster'. Den etsas sedan av en litografimaskin.

Detta är bara en förklaring av bilden. Själva processen är extremt komplicerad. Men vad vi behöver veta är att valet av ljuskälla i denna process är mycket viktigt. Valet av ljuskälla är faktiskt våglängden för det valda ljuset. Ju kortare våglängden är, desto mindre blir den faktiska storleken som kan exponeras.

Innan detta var den mest avancerade djup ultraviolett litografi (DUV), som också är en excimerlaser, inklusive KrF-excimerlaser (våglängd av 248 nm) och ArF-excimerlaser (våglängd av 193 nm). Mer avancerad än DUV är EUV, som står för extremt ultraviolett ljus.

Extrem ultraviolett litografi har en våglängd upp till 13.5 nm. Hoppningen är mycket uppenbar. Det är uppenbarligen mer lämpligt för tillverkningsprocessen för 7nm-chips, vilket kraftigt kan öka transistorns densitet och minska energiförbrukningen. Huawei sa att det totala området för Kirin 990-chipet inte har förändrats jämfört med 980. Men antalet inkluderade transistorer har ökat kraftigt och nådde en häpnadsväckande 10.3 miljarder transistorer. Således är detta det första mobilchipet med mer än 10 miljarder transistorer. Bortsett från detta är det tydligt relaterat till antagandet av processtekniken 7nm +. Ökningen i antalet transistorer innebär en ökning av chipbearbetningskraften. Jämfört med den traditionella 7nm-processen har Kirin 990-serien en transistortäthetsökning med 18%, energieffektiviteten ökad med 10% och AI-drift sparar mer kraft.

Dessutom är produktionen av 7nm chips inte bara EUV, utan fördelarna med EUV-litografi är mer uppenbara. DUV kan också användas för att producera 7nm chips. Förra årets första 7nm-chips användes fortfarande i DUV-litografi.

Därför är användningen av EUV-litografi också nyckeln till att särskilja andra generationens 7nm-process från den första generationen. Men den här tekniken är mycket svår att använda. Och det finns många svårigheter att lösa. Till exempel har EUV litografimaskin en ljuseffektivitet på endast cirka 2%. Och den aktiva kraften är bara 250W, som inte kan uppfylla syftet med att effektivt etsa skivan. Dessutom stör luftmolekylerna också EUV-ljuset. Så vakuummiljön krävs för EUV-litografi. För att lösa massproduktionen av 7nm + -processen har Huawei investerat i ett stort antal processexperter för forskning och utveckling, med mer än 5,000-verifieringar och ett stort antal experiment. Fokus för det är uppenbarligen att lösa tillämpningen av EUV-litografitekniska svårigheter.

Som en följd av detta vet vi naturligtvis redan att 7nm + -processstekniken framgångsrikt har massproducerats. Kirin 990 använde också den här avancerade tekniken för första gången - notera att det här är kommersiellt och att smarttelefonen Huawei Mate 30-serien kommer att släppas september 19.

Utan tvekan, med utgivningen av Kirin 990 5G-chip, kommer 7nm + -processen att vara den vanliga processteknologinormen för det mobila flaggskeppchipet, precis som 7nm-processen som leddes av Kirin 980 förra året.