Em 2019, a International Consumer Electronics Show (IFA2019) foi inaugurada em Berlim, Alemanha. Como esperávamos, a Huawei realizou um lançamento de novo produto hoje na IFA2019, lançando os mais recentes produtos de sua própria série de chips Kirin, ou seja, o Kirin 990 e o Kirin 990 5G. Entre eles, a maioria das especificações do primeiro SoC 5G carro-chefe do mundo - Kirin 990 5G e Kirin 990 são as mesmas. Além do suporte 5G, há apenas uma pequena diferença entre os dois.

Parâmetros do Huawei Kirin 990

O Kirin 990 5G é o primeiro SoC 5G carro-chefe do mundo lançado pela Huawei. É a menor solução de chip móvel 5G do setor. Com base no processo 7nm + EUV mais avançado da indústria, o modem 5G é integrado ao SoC pela primeira vez. É o primeiro a oferecer suporte à arquitetura dupla NSA / SA e à banda de frequência total TDD / FDD. Com base na excelente capacidade de conexão 5G do Baron 5000, o Kirin 990 5G atinge uma taxa de download de pico de 2.3 Gbps na banda Sub-6 GHz com uma taxa de pico de upstream de 1.25 Gbps.

Este chip é o primeiro SoC principal com NPU da arquitetura DaVinci. Seu design inovador da arquitetura NPU big core + NPU micro-core é ideal para desempenho superior e eficiência energética em grandes cenários de computação. Quanto à CPU, o Kirin 990 usa uma arquitetura de baixo consumo de energia com três núcleos grandes + dois núcleos médios e quatro núcleos pequenos, com uma frequência máxima de 2.86 GHz. A GPU está equipada com um Mali-G16 do tipo 76. O novo Smart Cache no nível do sistema implementa o descarregamento inteligente, que economiza largura de banda e reduz o consumo de energia.

Em termos de jogos, o Kirin 990 5G foi atualizado para o Kirin Gaming + 2.0 para obter uma colaboração eficiente de fundamentos e soluções de hardware. Em termos de fotografia, o Kirin 990 5G adota o novo ISP 5.0 e suporta a tecnologia de redução de ruído de hardware reverso único BM3D (Block-Matching e 3D filtering) no chip móvel pela primeira vez. Como resultado, a cena escura fica mais clara e brilhante. Além disso, este chip vem com a primeira tecnologia de redução de ruído de vídeo conjunta de domínio duplo do mundo. O processamento do ruído do vídeo é mais preciso, a gravação do vídeo é livre do medo de cenas escuras. A tecnologia de renderização de pós-processamento de vídeo em tempo real é baseada na segmentação AI. A imagem do vídeo ajusta a cor quadro a quadro e o vídeo do smartphone apresenta a textura do filme. HiAI Open Architecture 2.0 foi atualizado novamente. A estrutura e a compatibilidade do operador atingiram o nível mais alto da indústria. O número de operadoras é de até 300+. Ele oferece suporte a todos os modelos de framework convencionais do setor, fornecendo aos desenvolvedores uma cadeia de ferramentas mais poderosa e completa e permitindo o desenvolvimento de aplicativos de IA.

Que vantagens ele traz?

Analisando as especificações básicas do chip da série Kirin 990, você encontrará que o primeiro ponto técnico importante do Kirin 990 5G é a tecnologia de processo que utiliza uma nova geração de litografia 7nm + EUV. De fato, para um chip, seu processo costuma ser a primeira preocupação dos fãs. Então, o que significa o nó do processo 7nm + usado pelo Kirin 990 5G? O que é a chamada tecnologia de litografia EUV? Vamos cavar mais fundo.

Acreditamos que você ainda se lembre de que o Kirin 980 lançado no ano passado é o primeiro chip móvel do mundo a usar a tecnologia de processo 7nm. Depois disso, 7 nm se torna o padrão do chip móvel carro-chefe. Mas, na verdade, o chip de 7nm que usamos no smartphone não usa um processo completo de 7nm ou não libera completamente a vantagem de 7nm. É por isso que o chamamos de processo de 7nm de primeira geração e 7nm + é o processo de 7nm de segunda geração.

Em maio deste ano, as notícias relacionadas à produção em massa do processo 7nm + foram divulgadas. É a primeira vez que o processador móvel vai para uma produção em massa usando a tecnologia de litografia EUV. Isso fez com que a Intel e a Samsung liderassem no setor.

Obviamente, o Huawei Kirin 990 5G é o primeiro lote de SoC móvel usando a tecnologia de processo 7nm +. Então, o que esse processo 7nm + significa? Qual é a diferença entre ele e a tecnologia de processo 7nm de primeira geração?

Primeiro, precisamos entender a dificuldade do nó do processo 7nm.

Sabemos que o chip é composto por um grande número de transistores. O transistor também é o nível mais básico do chip. A condução e o truncamento de cada transistor representam 0 e 1. E até milhões de transistores representam dezenas de milhões ou até centenas de milhões de 1 ou 0. Este é o princípio básico da computação em chip. Cada transistor é muito pequeno.

Na estrutura do transistor, o 'Gate' é responsável principalmente por controlar a ativação e desativação da Fonte e Dreno nas duas extremidades, e a corrente flui da fonte para o dreno. Nesse momento, a largura do portão determina a perda quando a corrente passa e o consumo de calor e energia é expresso. Quanto menor a largura, menor o consumo de energia. A largura do portão (comprimento do portão) é o valor no processo XX nm.

Para os fabricantes de chips, é natural buscar uma largura de porta mais estreita. Mas quando a largura se aproxima do 20 nm, a capacidade de controle entre a porta e a corrente cai acentuadamente, a taxa de vazamento aumenta de acordo e a dificuldade do processo de produção também está aumentando. No entanto, como você sabe, esse problema foi resolvido e não é expandido aqui. E quando o processo continuar encolhendo, a dificuldade será aumentada. As pessoas acham que a solução original não funciona e trouxeram outro truque. Portanto, no início do nó 10nm, os fabricantes de chips enfrentaram dificuldades na fase de produção.

Quando o processo de tamanho do transistor for reduzido ainda mais, abaixo de 10 nm, ocorrerão efeitos quânticos. Isso é o que chamamos de limite físico. As características do transistor se tornarão difíceis de controlar. Neste momento, a dificuldade de fabricação do chip está obviamente aumentando exponencialmente. Não é apenas uma dificuldade tecnicamente, mas também exige muito investimento de capital.

Então, qual é a melhoria nas duas gerações de tecnologia do 7nm para o 7nm +?

A partir da introdução acima, entendemos que, com o avanço contínuo do processo de cavacos, a dificuldade da fabricação de cavacos também aumentou exponencialmente. Específico ao processo de fabricação de cavacos, existe um dos processos mais importantes, desenvolvimento e gravação.

Como você pode ver, a luz é projetada através de uma máscara (também chamada de retículo) com um padrão de circuito integrado na bolacha revestida com fotorresiste para formar um 'padrão' exposto e não exposto. É então gravado por uma máquina de litografia.

Esta é apenas uma explicação da imagem. O processo real é extremamente complicado. Mas o que precisamos saber é que a escolha da fonte de luz nesse processo é muito importante. A escolha da fonte de luz é realmente o comprimento de onda da luz selecionada. Quanto menor o comprimento de onda, menor o tamanho real que pode ser exposto.

Antes disso, o mais avançado era a litografia ultravioleta profunda (DUV), que também é um laser excimer, incluindo laser excimer KrF (comprimento de onda de 248 nm) e laser excimer ArF (comprimento de onda de 193 nm). Mais avançado que o DUV é o EUV, que significa luz extremamente ultravioleta.

A litografia ultravioleta extrema tem um comprimento de onda de até 13.5 nm. O salto é muito óbvio. É obviamente mais adequado para o processo de fabricação de chips 7nm, o que pode aumentar bastante a densidade dos transistores e reduzir o consumo de energia. A Huawei disse que a área geral do chip Kirin 990 não mudou em comparação com o 980. Mas o número de transistores incluídos aumentou bastante, atingindo um surpreendente número de bilhões de transistores 10.3. Portanto, este é o primeiro chip móvel com mais de um bilhão de transistores 10. Além disso, está claramente relacionado à adoção da tecnologia de processo 7nm +. O aumento no número de transistores significa um aumento no poder de processamento de chips. Comparado ao processo tradicional 7nm, a série Kirin 990 aumenta a densidade do transistor em 18%, a eficiência energética aumenta em 10% e a operação de AI economiza mais energia.

Além disso, a produção de chips de 7 nm não é apenas EUV, mas as vantagens da litografia EUV são mais óbvias. O DUV também pode ser usado para produzir chips de 7 nm. Os primeiros chips de 7 nm do ano passado ainda eram usados ​​na litografia DUV.

Portanto, o uso da litografia EUV também é a chave para distinguir o processo 7nm da segunda geração da primeira geração. Mas essa tecnologia é muito difícil de usar. E há muitas dificuldades a serem resolvidas. Por exemplo, a máquina de litografia EUV possui uma eficiência leve de apenas cerca de 2%. E a potência ativa é apenas 250W, que não pode atender ao objetivo de gravar com eficiência a bolacha. Além disso, as moléculas de ar também interferem na luz EUV. Portanto, o ambiente de vácuo é necessário para a litografia EUV. Para resolver a produção em massa do processo 7nm +, a Huawei investiu em um grande número de especialistas em processos para pesquisa e desenvolvimento, com mais de verificações do 5,000 e um grande número de experimentos. Obviamente, o foco é resolver a aplicação das dificuldades da tecnologia de litografia EUV.

Obviamente, como resultado, já sabemos que a tecnologia de processo 7nm + foi produzida com sucesso em massa. O Kirin 990 também usou essa tecnologia avançada pela primeira vez - observe que isso é comercial, e o smartphone da série Huawei Mate 30 será lançado em setembro do 19.

Sem dúvida, com o lançamento do chip Kirin 990 5G, o processo 7nm + será o principal padrão de tecnologia de processo para o principal chip móvel, assim como o processo 7nm liderado pela Kirin 980 no ano passado.