בשנת 2019 נפתחה בברלין, גרמניה, התערוכה הבינלאומית לצרכני אלקטרוניקה (IFA2019). כפי שציפינו, Huawei קיימה היום השקת מוצרים חדשה ב- IFA2019, והשיקה את המוצרים האחרונים מסדרת שבבי Kirin משלה, כלומר Kirin 990 ו- Kirin 990 5G. ביניהם, רוב המפרט של הדגל הראשון בעולם 5G SoC - קירין 990 5G וקירין 990 זהים. בנוסף לתמיכה של 5G, יש רק הבדל קטן בין השניים.

פרמטרים של Huawei Kirin 990

ה- Kirin 990 5G הוא ספינת הדגל הראשונה 5G SoC שהושקה על ידי Huawei. זהו פתרון השבבים הנייד 5G הקטן ביותר בתעשייה. בהתבסס על התהליך המתקדם ביותר 7nm + EUV של התעשייה, מודם 5G משולב לראשונה ב- SoC. זה הראשון שתומך בארכיטקטורה הכפולה של NSA / SA ובתדר התדרים המלא של TDD / FDD. בהתבסס על יכולת החיבור המצויינת של 5G של הברון 5000, Kirin 990 5G משיג קצב הורדות שיא של 2.3Gbps ברצועת ה- Sub-6GHz עם קצב שיא במעלה הזרם של 1.25Gbps.

שבב זה הוא ספינת הדגל הראשונה SoC עם ארכיטקטורת DaVinci NPU. העיצוב החדשני שלה של ליבת NPU גדולה + ארכיטקטורת מיקרו ליבת NPU אידיאלי לביצועים מעולים ויעילות אנרגטית עבור תרחישי מחשוב גדולים. באשר למעבד, ה- Kirin 990 משתמש בארכיטקטורה תלת ליבתית אנרגטית בעלת שתי ליבות גדולות + שתי ליבות בינוניות וארבע ליבות קטנות, עם תדר מקסימאלי של 2.86 GHz. ה- GPU מצויד ב- Mali-G16 בעל ליבת 76. המטמון החכם החדש ברמת המערכת מיישם טעינה חכמה, החוסכת רוחב פס ומפחיתה את צריכת החשמל.

מבחינת משחקים, Kirin 990 5G מעודכן ל- Kirin Gaming + 2.0 כדי להשיג שיתוף פעולה יעיל של יסודות ופתרונות חומרה. מבחינת הצילום, Kirin 990 5G מאמץ את ה- ISP 5.0 החדש ותומך לראשונה בטכנולוגיית הפחתת רעשי החומרה ההפוכה של BM3D (Block-Matching and 3D סינון) על שבב הנייד בפעם הראשונה. כתוצאה מכך, סצנת האור-כהה בהירה וברורה יותר. יתר על כן, שבב זה מגיע עם טכנולוגיית הפחתת רעשי הווידאו המשותפת הראשונה בתחום הדו-תחומי הכפול. עיבוד רעשי הווידאו מדויק יותר, צילום הווידיאו נקי מפחד מסצנות חשוכות. טכנולוגיית עיבוד הווידאו בזמן אמת לאחר עיבוד מבוססת על פילוח AI. תמונת הווידיאו מתאימה את הצבע מסגרת אחר מסגרת, וסרטון הסמארטפון מציג את מרקם הסרט. HiAI Open Architecture 2.0 שודרג שוב. המסגרת ותאימות המפעילים הגיעו לרמה הגבוהה ביותר בענף. מספר המפעילים הוא עד 300+. הוא תומך בכל דגמי המסגרת המרכזיים בתעשייה, ומספק למפתחים שרשרת כלים חזקה ומלאה יותר ומאפשר פיתוח יישומי AI.

אילו יתרונות זה מביא?

במבט לאחור על המפרט הבסיסי של שבב הסדרה Kirin 990, תגלה שהנקודה הטכנית החשובה הראשונה של קירין 990 5G היא טכנולוגיית התהליכים המשתמשים בדור חדש של ליטוגרפיה 7nm + EUV. אכן, עבור שבב, התהליך שלו הוא לרוב הדאגה הראשונה של המעריצים. אז מה המשמעות של צומת התהליך 7nm + שמשמשת את Kirin 990 5G? מהי מה שמכונה טכנולוגיית הליטוגרפיה של EUV? בואו נחפור עמוק יותר.

אנו מאמינים שאתה עדיין זוכר כי ה- Kirin 980 שהושק בשנה שעברה הוא השבב הנייד הראשון בעולם המשתמש בטכנולוגיית תהליך 7nm. לאחר מכן, 7nm הופך לסטנדרט של שבב הדגל הנייד. אך למעשה, שבב 7nm בו השתמשנו בסמארטפון אינו משתמש בתהליך שלם של 7nm, או שאינו משחרר לחלוטין את היתרון של 7nm. לכן אנו קוראים לזה תהליך 7nm מהדור הראשון, ו- 7nm + הוא תהליך 7nm מהדור השני.

במאי השנה דלפו הידיעות הנוגעות לייצור המוני 7nm +. זו הפעם הראשונה שהמעבד הנייד עובר לייצור המוני באמצעות טכנולוגיית הליטוגרפיה EUV. זה גרם לאינטל וסמסונג להוביל בתעשייה.

ברור ש- Huawei Kirin 990 5G הוא האצווה הראשונה של ה- SoC הנייד באמצעות טכנולוגיית התהליך 7nm +. אז מה המשמעות של תהליך 7nm + זה? מה ההבדל בינה לבין טכנולוגיית התהליך 7nm מהדור הראשון?

ראשית, עלינו להבין את הקושי בצומת התהליך 7nm.

אנו יודעים שהשבב מורכב ממספר גדול של טרנזיסטורים. הטרנזיסטור הוא גם הרמה הבסיסית ביותר של השבב. ההולכה והגיזום של כל טרנזיסטור מייצגים את 0 ו- 1. ואפילו מיליוני טרנזיסטורים מייצגים עשרות מיליונים ואפילו מאות מיליוני 1 או 0. זהו העיקרון הבסיסי של מחשוב שבבים. כל טרנזיסטור קטן מאוד.

במבנה הטרנזיסטור, 'שער' אחראי בעיקר לבקרה והפעלה של מקור וניקוז בשני קצוותיו, והזרם זורם מהמקור לנקז. בשלב זה רוחב השער קובע את האובדן כאשר הזרם עובר, וצריכת החום והספק באים לידי ביטוי. ככל שהרוחב צר יותר, כך צריכת החשמל נמוכה יותר. רוחב השער (אורך השער) הוא הערך בתהליך XX ננומטר.

עבור יצרני השבבים, טבעי לחתור לרוחב שער צר יותר. אך כאשר הרוחב מתקרב ל- 20 ננומטר, יכולת הבקרה של השער לזרם יורדת בחדות, קצב הדליפה עולה בהתאם והקושי של תהליך הייצור נמצא במגמת עלייה. עם זאת, כידוע, הבעיה הזו נפתרה והיא לא מורחבת כאן. וכשהתהליך ימשיך להתכווץ, הקושי יוגבר עוד יותר. אנשים מגלים שהפתרון המקורי לא עובד והביא טריק נוסף. לכן, בתחילת הצומת 10nm, יצרני השבבים נתקלו בקשיים בשלב הייצור.

כאשר התהליך בגודל הטרנזיסטור מצטמצם עוד יותר, פחות מ- 10 ננומטר, יתרחשו השפעות קוונטיות. זה מה שאנחנו מכנים את הגבול הפיזי. מאפייני הטרנזיסטור יתקשו לשלוט. נכון לעכשיו, הקושי בייצור של השבב עולה באופן אקספוננציאלי. זה לא רק קושי טכני אלא זה גם דורש השקעות הון רבות.

אז מה השיפור בשני דורות הטכנולוגיה מ- 7nm ל- 7nm +?

מההקדמה שלעיל הבנו שעם התקדמות מתמדת של תהליך השבבים, הקושי בייצור השבבים גבר גם הוא באופן אקספוננציאלי. ספציפית לתהליך ייצור השבבים, קיים אחד התהליכים החשובים ביותר, פיתוח ותחריט.

כפי שאתה יכול לראות, האור מוקרן דרך מסיכה (נקראת גם רשתית) עם דפוס מעגל משולב על גבי הרקיד המצופה פוטורסיסט ליצירת 'דפוס' חשוף ולא חשוף. לאחר מכן הוא נחרט על ידי מכונת ליטוגרפיה.

זה רק הסבר לדימוי. התהליך בפועל מסובך ביותר. אך מה שעלינו לדעת הוא כי הבחירה במקור האור בתהליך זה חשובה מאוד. הבחירה במקור האור היא למעשה אורך הגל של האור שנבחר. ככל שאורך הגל קצר יותר, כך הגודל האמיתי שניתן לחשוף קטן יותר.

לפני כן המתקדם ביותר היה ליטוגרפיה אולטרה סגולה עמוקה (DUV), שהיא גם לייזר אקסיממר, כולל לייזר אקסימטר של KrF (אורך גל של 248 ננומטר), ולייזר אקסימטר של ArF (אורך גל של 193 ננומטר). מתקדם יותר מ- DUV הוא EUV, שמייצג אור אולטרה סגול במיוחד.

ליתוגרפיה אולטרה סגולה קיצונית אורך גל של עד 13.5 ננומטר. הקפיצה מאוד ברורה. ברור שהוא מתאים יותר לתהליך הייצור של שבבי 7nm, שיכולים להגדיל מאוד את צפיפות הטרנזיסטורים ולהפחית את צריכת החשמל. Huawei אמר כי האזור הכולל של שבב ה- Kirin 990 לא השתנה בהשוואה ל- 980. אך מספר הטרנזיסטורים הכלולים גדל מאוד והגיע למיליארד טרנזיסטורים מדהימים של 10.3. כך, זהו השבב הנייד הראשון עם יותר מ- 10 מיליארד טרנזיסטורים. מלבד זה, זה קשור בבירור לאימוץ טכנולוגיית התהליך 7nm +. העלייה במספר הטרנזיסטורים פירושה עלייה בעוצמת עיבוד השבבים. בהשוואה לתהליך ה- 7nm המסורתי, סדרת ה- Kirin 990 בעלת צפיפות טרנזיסטור עולה ב- 18%, יעילות האנרגיה גדלה ב- 10%, ותפעול AI יחסוך יותר כוח.

בנוסף, ייצור שבבי 7 ננומטר אינו רק EUV, אלא שהיתרונות של ליתוגרפיה של EUV ניכרים יותר. ניתן להשתמש ב- DUV גם לייצור שבבים של 7 ננומטר. שבבי 7nm הראשונים בשנה שעברה עדיין שימשו בליטוגרפיה של DUV.

לכן השימוש בליטוגרפיה של EUV הוא גם המפתח להבחנה בין תהליך ה- 7nm מהדור השני מהדור הראשון. אבל טכנולוגיה זו קשה מאוד לשימוש. ויש הרבה קשיים שאפשר לפתור. לדוגמא, למכונה הליטוגרפיה של EUV יש יעילות אור של כ 2% בלבד. והעוצמה הפעילה היא רק 250W, שאינה יכולה לעמוד במטרה לחרוט ביעילות את הוופל. בנוסף, מולקולות האוויר מפריעות גם לאור ה- EUV. אז סביבת הוואקום נדרשת לליטוגרפיה של EUV. על מנת לפתור את הייצור ההמוני של תהליך 7nm +, Huawei השקיעה במספר רב של מומחי תהליכים למחקר ופיתוח, עם יותר מאימות 5,000 ומספר גדול של ניסויים. המוקד הוא כמובן לפתור את היישום של קשיים טכנולוגיים בליטוגרפיה של EUV.

כמובן שכתוצאה מכך אנו כבר יודעים שטכנולוגיית התהליך 7nm + הופקה בהצלחה בהמונים. ה- Kirin 990 השתמש גם בפעם הראשונה בטכנולוגיה מתקדמת זו - שימו לב שזה מסחרי, והסמארטפון של Huawei Mate 30 ישוחרר בספטמבר 19.

אין ספק, עם שחרורו של שבב ה- Kirin 990 5G, תהליך ה- 7nm + יהיה תקן טכנולוגיית התהליכים המרכזיים לשבב הדגל הנייד, ממש כמו תהליך ה- 7nm שהוביל קירין 980 בשנה שעברה.