Năm 2019, Triển lãm Điện tử Tiêu dùng Quốc tế (IFA2019) đã được khai mạc tại Berlin, Đức. Đúng như dự đoán, hôm nay Huawei đã tổ chức buổi ra mắt sản phẩm mới tại IFA2019, ra mắt các sản phẩm mới nhất thuộc dòng chip Kirin của riêng mình, đó là Kirin 990 và Kirin 990 5G. Trong số đó, hầu hết các thông số kỹ thuật của SoC 5G hàng đầu trên thế giới - Kirin 990 5G và Kirin 990 đều giống nhau. Ngoài hỗ trợ 5G, chỉ có một sự khác biệt nhỏ giữa cả hai.

Thông số 990 của Huawei Kirin

Kirin 990 5G là SoC 5G hàng đầu trên thế giới do Huawei ra mắt. Đây là giải pháp chip di động 5G nhỏ nhất trong ngành. Dựa trên quy trình 7nm + EUV tiên tiến nhất trong ngành, modem 5G lần đầu tiên được tích hợp vào SoC. Đây là thiết bị đầu tiên hỗ trợ kiến ​​trúc kép NSA / SA và dải tần đầy đủ TDD / FDD. Dựa trên khả năng kết nối 5G tuyệt vời của Baron 5000, Kirin 990 5G đạt được tốc độ tải xuống cao nhất 2.3Gbps hàng đầu trong băng tần Sub-6GHz với tốc độ cao nhất ngược dòng là 1.25Gbps.

Con chip này là SoC hàng đầu đầu tiên với NPU kiến ​​trúc DaVinci. Thiết kế sáng tạo của nó về kiến ​​trúc lõi lớn NPU + NPU là lý tưởng cho hiệu năng vượt trội và hiệu quả năng lượng cho các kịch bản tính toán lớn. Đối với CPU, Kirin 990 sử dụng kiến ​​trúc tiết kiệm năng lượng ba lõi với hai lõi lớn + hai lõi trung bình và bốn lõi nhỏ, với tần số tối đa là 2.86 GHz. GPU được trang bị một lõi XN -X Mali-G16. Bộ nhớ cache thông minh cấp hệ thống mới thực hiện giảm tải thông minh, giúp tiết kiệm băng thông và giảm mức tiêu thụ điện năng.

Về mặt chơi game, Kirin 990 5G được cập nhật lên Kirin Gaming + 2.0 để đạt được sự hợp tác hiệu quả giữa các nền tảng và giải pháp phần cứng. Về mặt nhiếp ảnh, Kirin 990 5G lần đầu tiên sử dụng ISP 5.0 mới và hỗ trợ công nghệ giảm nhiễu phần cứng đảo ngược đơn BM3D (Block-Matching và 3D) trên chip di động. Kết quả là, cảnh tối sáng sáng hơn và rõ ràng hơn. Hơn nữa, chip này đi kèm với công nghệ giảm nhiễu video chung miền kép đầu tiên trên thế giới. Video xử lý nhiễu chính xác hơn, quay video không sợ cảnh tối. Công nghệ kết xuất xử lý hậu kỳ video thời gian thực dựa trên phân đoạn AI. Hình ảnh video điều chỉnh khung màu theo từng khung hình và video trên điện thoại thông minh trình bày kết cấu phim. HiAI Open Architecture 2.0 đã được nâng cấp một lần nữa. Khung và khả năng tương thích của nhà điều hành đã đạt đến mức cao nhất trong ngành. Số lượng nhà khai thác lên đến 300+. Nó hỗ trợ tất cả các mô hình khung chính thống trong ngành, cung cấp cho các nhà phát triển một chuỗi công cụ hoàn chỉnh và mạnh mẽ hơn và cho phép phát triển ứng dụng AI.

Nó mang lại lợi thế gì?

Nhìn lại các thông số kỹ thuật cơ bản của chip dòng Kirin 990, bạn sẽ thấy rằng điểm kỹ thuật quan trọng đầu tiên của Kirin 990 5G là công nghệ xử lý sử dụng kỹ thuật in khắc 7nm + EUV thế hệ mới. Thật vậy, đối với một con chip, quy trình của nó thường là mối quan tâm đầu tiên của người hâm mộ. Vậy nút quá trình 7nm + được Kirin 990 5G sử dụng có nghĩa là gì? Cái gọi là công nghệ in thạch bản EUV là gì? Hãy đào sâu hơn.

Chúng tôi tin rằng bạn vẫn nhớ rằng Kirin 980 được phát hành vào năm ngoái là chip di động đầu tiên trên thế giới sử dụng quy trình công nghệ 7nm. Sau đó, 7nm trở thành tiêu chuẩn của chip di động hàng đầu. Nhưng trên thực tế, chip 7nm mà chúng ta đã sử dụng trên điện thoại thông minh không sử dụng quy trình 7nm hoàn chỉnh, hoặc nó không hoàn toàn giải phóng ưu điểm của 7nm. Đó là lý do tại sao chúng tôi gọi nó là quy trình 7nm thế hệ đầu tiên và 7nm + là quy trình 7nm thế hệ thứ hai.

Vào tháng Năm năm nay, những tin tức liên quan đến quá trình sản xuất hàng loạt quy trình 7nm + đã bị rò rỉ. Đây là lần đầu tiên bộ xử lý di động đi vào sản xuất hàng loạt bằng công nghệ in thạch bản EUV. Điều này làm cho Intel và Samsung dẫn đầu trong ngành.

Rõ ràng, Huawei Kirin 990 5G là lô SoC di động đầu tiên sử dụng công nghệ xử lý 7nm +. Vậy quá trình 7nm + này có ý nghĩa gì? Sự khác biệt giữa nó và công nghệ xử lý 7nm thế hệ đầu tiên là gì?

Trước hết, chúng ta phải hiểu độ khó của nút quá trình 7nm.

Chúng tôi biết rằng chip được tạo thành từ một số lượng lớn các bóng bán dẫn. Các bóng bán dẫn cũng là cấp độ cơ bản nhất của chip. Sự dẫn và cắt của mỗi bóng bán dẫn đại diện cho 0 và 1. Và thậm chí hàng triệu bóng bán dẫn đại diện cho hàng chục triệu hoặc thậm chí hàng trăm triệu 1 hoặc 0. Đây là nguyên tắc cơ bản của điện toán chip. Mỗi bóng bán dẫn rất nhỏ.

Trong cấu trúc bóng bán dẫn, 'Cổng' chịu trách nhiệm chính trong việc kiểm soát bật và tắt Nguồn và Xả ở cả hai đầu và dòng chảy từ nguồn đến cống. Tại thời điểm này, chiều rộng của cổng xác định tổn thất khi dòng điện đi qua, và mức tiêu thụ nhiệt và năng lượng được thể hiện. Chiều rộng càng hẹp, mức tiêu thụ điện năng càng thấp. Chiều rộng của cổng (chiều dài cổng) là giá trị trong quy trình XX nm.

Đối với các nhà sản xuất chip, việc cố gắng cho chiều rộng cổng hẹp hơn là điều tự nhiên. Nhưng khi chiều rộng đạt tới 20 nm, khả năng điều khiển từ cổng đến hiện tại giảm mạnh, tốc độ rò rỉ tăng theo và độ khó của quá trình sản xuất cũng tăng lên. Tuy nhiên, như bạn đã biết, vấn đề này đã được giải quyết và nó không được mở rộng ở đây. Và khi quá trình tiếp tục thu hẹp, khó khăn sẽ còn tăng thêm. Mọi người thấy rằng giải pháp ban đầu không hoạt động và mang lại một mánh khóe khác. Do đó, khi bắt đầu nút 10nm, các nhà sản xuất chip đã gặp khó khăn trong giai đoạn sản xuất.

Khi quá trình kích thước bóng bán dẫn được giảm thêm, nhỏ hơn 10, hiệu ứng lượng tử sẽ xảy ra. Đây là những gì chúng ta gọi là giới hạn vật lý. Các đặc tính của bóng bán dẫn sẽ trở nên khó kiểm soát. Tại thời điểm này, độ khó sản xuất của chip rõ ràng là tăng theo cấp số nhân. Đó không chỉ là một khó khăn về mặt kỹ thuật mà còn đòi hỏi nhiều vốn đầu tư.

Vậy đâu là sự cải tiến trong hai thế hệ công nghệ từ 7nm sang 7nm +?

Từ phần giới thiệu ở trên, chúng tôi hiểu rằng với sự tiến bộ không ngừng của quy trình sản xuất chip, khó khăn trong sản xuất chip cũng tăng theo cấp số nhân. Cụ thể đối với quy trình sản xuất chip, có một trong những quy trình quan trọng nhất, phát triển và khắc.

Như bạn có thể thấy, ánh sáng được chiếu qua mặt nạ (còn được gọi là mặt kẻ ô) với mô hình mạch tích hợp trên tấm wafer được phủ bằng chất phát quang để tạo thành một 'mẫu' lộ ra và không phơi sáng. Sau đó nó được khắc bằng máy in thạch bản.

Đây chỉ là một lời giải thích của hình ảnh. Quá trình thực tế là vô cùng phức tạp. Nhưng điều chúng ta cần biết là việc lựa chọn nguồn sáng trong quá trình này là rất quan trọng. Sự lựa chọn của nguồn sáng thực sự là bước sóng của ánh sáng được chọn. Bước sóng càng ngắn, kích thước thực tế có thể tiếp xúc càng nhỏ.

Trước đó, tiên tiến nhất là quang khắc tử ngoại sâu (DUV), cũng là một loại laser excimer, bao gồm laser excimer KrF (bước sóng của 248 nm) và laser excimer ArF (bước sóng của 193 nm). Cao cấp hơn DUV là EUV, viết tắt của ánh sáng cực tím.

Quang khắc cực tím cực mạnh có bước sóng lên tới 13.5 nm. Bước nhảy vọt là rất rõ ràng. Rõ ràng là phù hợp hơn cho quy trình sản xuất chip 7nm, có thể làm tăng đáng kể mật độ bóng bán dẫn và giảm tiêu thụ điện năng. Huawei cho biết, tổng diện tích của chip Kirin 990 không thay đổi so với 980. Nhưng số lượng bóng bán dẫn bao gồm đã được tăng lên rất nhiều, đạt đến một tỷ bóng bán dẫn 10.3 đáng kinh ngạc. Do đó, đây là chip di động đầu tiên có hơn nửa tỷ bóng bán dẫn. Ngoài ra, nó rõ ràng có liên quan đến việc áp dụng công nghệ xử lý 10nm +. Sự gia tăng số lượng bóng bán dẫn có nghĩa là tăng sức mạnh xử lý chip. So với quy trình 7nm truyền thống, sê-ri Kirin 7 có mật độ bóng bán dẫn tăng thêm 990%, hiệu suất năng lượng tăng thêm 18% và hoạt động của AI sẽ tiết kiệm điện hơn.

Ngoài ra, việc sản xuất chip 7nm không chỉ có EUV mà ưu điểm của kỹ thuật in thạch bản EUV càng rõ ràng. DUV cũng có thể được sử dụng để sản xuất chip 7nm. Các chip 7nm đầu tiên của năm ngoái vẫn được sử dụng trong in thạch bản DUV.

Do đó, việc sử dụng in thạch bản EUV cũng là chìa khóa để phân biệt quá trình 7nm thế hệ thứ hai với thế hệ đầu tiên. Nhưng công nghệ này rất khó sử dụng. Và còn nhiều khó khăn cần giải quyết. Ví dụ, máy in thạch bản EUV có hiệu suất ánh sáng chỉ khoảng 2%. Và công suất hoạt động chỉ là 250W, không thể đáp ứng mục đích khắc hiệu quả wafer. Ngoài ra, các phân tử không khí cũng cản trở ánh sáng EUV. Vì vậy, môi trường chân không là cần thiết cho in thạch bản EUV. Để giải quyết việc sản xuất hàng loạt quy trình 7nm +, Huawei đã đầu tư vào một số lượng lớn các chuyên gia quy trình để nghiên cứu và phát triển, với hơn các xác minh 5,000 và một số lượng lớn các thử nghiệm. Trọng tâm của nó rõ ràng là để giải quyết việc áp dụng các khó khăn công nghệ in thạch bản EUV.

Tất nhiên, kết quả là, chúng ta đã biết rằng công nghệ xử lý 7nm + đã được sản xuất hàng loạt thành công. Kirin 990 cũng lần đầu tiên sử dụng công nghệ tiên tiến này - lưu ý rằng đây là bản thương mại và điện thoại thông minh dòng Huawei Mate 30 sẽ được phát hành vào tháng 9 19.

Không còn nghi ngờ gì nữa, với việc phát hành chip Kirin 990 5G, quy trình 7nm + sẽ là tiêu chuẩn công nghệ xử lý chính cho chip hàng đầu di động, giống như quy trình 7nm do Kirin 980 dẫn đầu năm ngoái.