En 2019, se inauguró el International Consumer Electronics Show (IFA2019) en Berlín, Alemania. Como esperábamos, Huawei realizó el lanzamiento de un nuevo producto hoy en IFA2019, lanzando los últimos productos de su propia serie de chips Kirin, a saber, Kirin 990 y Kirin 990 5G. Entre ellos, la mayoría de las especificaciones del primer SoC 5G insignia del mundo: Kirin 990 5G y Kirin 990 son las mismas. Además del soporte 5G, solo hay una pequeña diferencia entre los dos.

Parámetros de Huawei Kirin 990

El Kirin 990 5G es el primer SoC 5G insignia del mundo lanzado por Huawei. Es la solución de chip móvil 5G más pequeña de la industria. Basado en el proceso 7nm + EUV más avanzado de la industria, el módem 5G se integra en el SoC por primera vez. Es el primero en admitir la arquitectura dual NSA / SA y la banda de frecuencia completa TDD / FDD. Basado en la excelente capacidad de conexión 5G del Baron 5000, el Kirin 990 5G logra una tasa de descarga máxima de 2.3Gbps líder en la banda Sub-6GHz con una tasa máxima de subida de 1.25Gbps.

Este chip es el primer SoC insignia con NPU de arquitectura DaVinci. Su diseño innovador de arquitectura NPU big core + NPU micro-core es ideal para un rendimiento superior y eficiencia energética para grandes escenarios informáticos. En cuanto a la CPU, el Kirin 990 utiliza una arquitectura de energía eficiente de tres núcleos con dos núcleos grandes + dos núcleos medianos y cuatro núcleos pequeños, con una frecuencia máxima de 2.86 GHz. La GPU está equipada con un núcleo 16 Mali-G76. El nuevo Smart Cache a nivel de sistema implementa la descarga inteligente, lo que ahorra ancho de banda y reduce el consumo de energía.

En términos de juegos, el Kirin 990 5G se actualiza a Kirin Gaming + 2.0 para lograr una colaboración eficiente de las bases y soluciones de hardware. En términos de fotografía, el Kirin 990 5G adopta el nuevo ISP 5.0 y es compatible con la tecnología de reducción de ruido de hardware de inversión simple BM3D (Block-Matching y filtrado 3D) en el chip móvil por primera vez. Como resultado, la escena de luz oscura es más brillante y clara. Además, este chip viene con la primera tecnología de reducción de ruido de video conjunta de dominio dual del mundo. El procesamiento del ruido del video es más preciso, la grabación del video no tiene miedo a las escenas oscuras. La tecnología de renderizado de posprocesamiento de video en tiempo real se basa en la segmentación de IA. La imagen de video ajusta el color cuadro por cuadro y el video del teléfono inteligente presenta la textura de la película. HiAI Open Architecture 2.0 se ha actualizado nuevamente. La compatibilidad del marco y del operador ha alcanzado el nivel más alto de la industria. El número de operadores es de hasta 300+. Es compatible con todos los modelos de marcos principales de la industria, proporcionando a los desarrolladores una cadena de herramientas más potente y completa y permitiendo el desarrollo de aplicaciones de inteligencia artificial.

¿Qué ventajas trae?

Si observa las especificaciones básicas del chip de la serie Kirin 990, encontrará que el primer punto técnico importante del Kirin 990 5G es la tecnología de proceso que utiliza una nueva generación de litografía 7nm + EUV. De hecho, para un chip, su proceso es a menudo la primera preocupación de los fanáticos. Entonces, ¿qué significa el nodo de proceso 7nm + utilizado por Kirin 990 5G? ¿Qué es la llamada tecnología de litografía EUV? Vamos a cavar más profundo.

Creemos que todavía recuerda que el Kirin 980 lanzado el año pasado es el primer chip móvil del mundo que utiliza tecnología de proceso de 7 nm. Después de eso, 7nm se convierte en el estándar del chip móvil insignia. Pero, de hecho, el chip de 7 nm que hemos usado en el teléfono inteligente no usa un proceso completo de 7 nm o no libera por completo la ventaja de los 7 nm. Es por eso que lo llamamos el proceso de 7nm de primera generación, y 7nm + es el proceso de 7nm de segunda generación.

En mayo de este año, se filtraron las noticias relacionadas con la producción en serie del proceso 7nm +. Esta es la primera vez que el procesador móvil pasa a una producción en masa utilizando la tecnología de litografía EUV. Esto hizo que Intel y Samsung lideraran la industria.

Obviamente, el Huawei Kirin 990 5G es el primer lote de SoC móvil que utiliza la tecnología de proceso 7nm +. Entonces, ¿qué significa este proceso 7nm +? ¿Cuál es la diferencia entre este y la tecnología de proceso 7nm de primera generación?

En primer lugar, tenemos que entender la dificultad del nodo del proceso 7nm.

Sabemos que el chip está formado por una gran cantidad de transistores. El transistor es también el nivel más básico del chip. La conducción y el truncamiento de cada transistor representan 0 y 1. E incluso millones de transistores representan decenas de millones o incluso cientos de millones de 1 o 0. Este es el principio básico de la computación en chip. Cada transistor es muy pequeño.

En la estructura del transistor, 'Gate' es el principal responsable de controlar el encendido y apagado de Source y Drain en ambos extremos, y los flujos de corriente desde la fuente hasta el drenaje. En este momento, el ancho de la puerta determina la pérdida cuando pasa la corriente y se expresa el consumo de calor y energía. Cuanto más estrecho sea el ancho, menor será el consumo de energía. El ancho de la puerta (longitud de la puerta) es el valor en el proceso de XX nm.

Para los fabricantes de chips, es natural luchar por un ancho de puerta más estrecho. Pero cuando el ancho se aproxima a 20 nm, la capacidad de control de puerta a corriente disminuye bruscamente, la tasa de fuga aumenta en consecuencia y la dificultad del proceso de producción también está en aumento. Sin embargo, como saben, este problema se ha resuelto y no se expande aquí. Y cuando el proceso continúe disminuyendo, la dificultad aumentará aún más. La gente encuentra que la solución original no funciona y trajo otro truco. Por lo tanto, al comienzo del nodo 10nm, los fabricantes de chips encontraron dificultades en la fase de producción.

Cuando el proceso de tamaño del transistor se reduce aún más, menos de 10 nm, se producirán efectos cuánticos. Esto es lo que llamamos el límite físico. Las características del transistor serán difíciles de controlar. En este momento, la dificultad de fabricación del chip obviamente aumenta exponencialmente. No solo es una dificultad técnica, sino que también requiere una gran inversión de capital.

Entonces, ¿cuál es la mejora en las dos generaciones de tecnología de 7nm a 7nm +?

De la introducción anterior, entendimos que con el avance continuo del proceso de chips, la dificultad de la fabricación de chips también ha aumentado exponencialmente. Específico para el proceso de fabricación de chips, existe uno de los procesos, el desarrollo y el grabado más importantes.

Como puede ver, la luz se proyecta a través de una máscara (también llamada retícula) con un patrón de circuito integrado sobre la oblea recubierta con fotorresistencia para formar un 'patrón' expuesto y no expuesto. Luego es grabado por una máquina de litografía.

Esto es solo una explicación de la imagen. El proceso real es extremadamente complicado. Pero lo que necesitamos saber es que la elección de la fuente de luz en este proceso es muy importante. La elección de la fuente de luz es en realidad la longitud de onda de la luz seleccionada. Cuanto más corta es la longitud de onda, más pequeño es el tamaño real que se puede exponer.

Antes de esto, el más avanzado era la litografía ultravioleta profunda (DUV), que también es un láser excimer, incluido el láser excimer KrF (longitud de onda de 248 nm) y el láser excimer ArF (longitud de onda de 193 nm). Más avanzado que el DUV es el EUV, que significa luz extremadamente ultravioleta.

La litografía ultravioleta extrema tiene una longitud de onda de hasta 13.5 nm. El salto es muy obvio. Obviamente, es más adecuado para el proceso de fabricación de chips 7nm, que puede aumentar considerablemente la densidad de los transistores y reducir el consumo de energía. Huawei dijo que el área general del chip Kirin 990 no ha cambiado en comparación con el 980. Pero el número de transistores incluidos se ha incrementado considerablemente, llegando a la asombrosa cifra de 10.3 mil millones de transistores. Por lo tanto, este es el primer chip móvil con más de 10 mil millones de transistores. Además de esto, está claramente relacionado con la adopción de la tecnología de proceso 7nm +. El aumento en el número de transistores significa un aumento en la potencia de procesamiento de chips. En comparación con el proceso tradicional 7nm, la serie Kirin 990 tiene un aumento de la densidad del transistor en un 18%, la eficiencia energética aumenta en un 10% y la operación AI ahorrará más energía.

Además, la producción de chips de 7 nm no es solo EUV, sino que las ventajas de la litografía EUV son más obvias. DUV también se puede utilizar para producir chips de 7 nm. Los primeros chips de 7 nm del año pasado todavía se usaban en litografía DUV.

Por lo tanto, el uso de la litografía EUV también es la clave para distinguir el proceso 7nm de segunda generación de la primera generación. Pero esta tecnología es muy difícil de usar. Y hay muchas dificultades por resolver. Por ejemplo, la máquina de litografía EUV tiene una eficiencia de luz de solo 2%. Y la potencia activa es solo 250W, que no puede cumplir el propósito de grabar eficientemente la oblea. Además, las moléculas de aire también interfieren con la luz EUV. Por lo tanto, se requiere el entorno de vacío para la litografía EUV. Para resolver la producción en masa del proceso 7nm +, Huawei ha invertido en una gran cantidad de expertos en procesos para investigación y desarrollo, con más de verificaciones 5,000 y una gran cantidad de experimentos. El objetivo es obviamente resolver la aplicación de las dificultades de la tecnología de litografía EUV.

Por supuesto, como resultado, ya sabemos que la tecnología de proceso 7nm + se ha producido con éxito en masa. El Kirin 990 también utilizó esta tecnología avanzada por primera vez; tenga en cuenta que esto es comercial, y el teléfono inteligente de la serie Huawei Mate 30 se lanzará en septiembre 19.

Sin lugar a dudas, con el lanzamiento del chip Kirin 990 5G, el proceso 7nm + será el estándar de tecnología de proceso principal para el chip insignia móvil, al igual que el proceso 7nm liderado por Kirin 980 el año pasado.