2019年、ドイツのベルリンでInternational Consumer Electronics Show（IFA2019）が開催されました。 予想どおり、Huaweiは本日、IFA2019で新製品を発表し、独自のキリンチップシリーズの最新製品であるキリン990とキリン990 5Gを発表しました。 その中でも、世界初の旗艦5G SoCの仕様のほとんど–キリン990 5Gとキリン990は同じです。 5Gサポートに加えて、XNUMXつの間にわずかな違いがあります。

Huawei Kirin 990パラメーター

キリン990 5Gは、Huaweiが発売した世界初のフラグシップ5G SoCです。 業界最小の5Gモバイルチップソリューションです。 業界で最も先進的な7nm + EUVプロセスに基づいて、5Gモデムが初めてSoCに統合されました。 これは、NSA / SAデュアルアーキテクチャとTDD / FDD全周波数帯をサポートする最初の製品です。 バロン5の優れた5000G接続機能に基づいて、キリン990 5Gは、2.3Gbpsのアップストリームピークレートで、サブ6GHz帯域で1.25Gbpsのピークダウンロードレートを実現します。

このチップは、DaVinciアーキテクチャNPUを搭載した最初のフラッグシップSoCです。 NPUビッグコア+ NPUマイクロコアアーキテクチャの革新的な設計は、大規模なコンピューティングシナリオの優れたパフォーマンスとエネルギー効率に最適です。 CPUについては、Kirin 990は、最大周波数2.86 GHzで、2つの大きなコア+ 2つの中程度のコアと4つの小さなコアを備えた3コアのエネルギー効率の高いアーキテクチャを使用しています。 GPUには16コアのMali-G76が搭載されています。 新しいシステムレベルのスマートキャッシュは、インテリジェントなオフロードを実装し、帯域幅を節約し、消費電力を削減します。

ゲームに関しては、Kirin 990 5GがKirin Gaming + 2.0にアップデートされ、ハードウェアの基盤とソリューションの効率的なコラボレーションが実現します。 写真に関しては、キリン990 5Gは新しいISP 5.0を採用し、モバイルチップで初めてBM3D（ブロックマッチングおよび3Dフィルタリング）シングルリバースハードウェアノイズリダクションテクノロジーをサポートします。 その結果、暗い光のシーンが明るく鮮明になります。 さらに、このチップには、世界初のデュアルドメインジョイントビデオノイズリダクションテクノロジーが搭載されています。 ビデオノイズ処理はより正確であり、ビデオ撮影は暗いシーンの恐怖から解放されています。 リアルタイムのビデオ後処理レンダリング技術は、AIセグメンテーションに基づいています。 ビデオ画像はフレームごとにカラーを調整し、スマートフォンのビデオはフィルムのテクスチャを提示します。 HiAI Open Architecture 2.0が再びアップグレードされました。 フレームワークとオペレーターの互換性は、業界で最高レベルに達しています。 オペレーターの数は最大300以上です。 業界の主流のフレームワークモデルをすべてサポートし、より強力で完全なツールチェーンを開発者に提供し、AIアプリケーション開発を可能にします。

どのような利点がありますか？

キリン990シリーズチップの基本仕様を振り返ると、キリン990 5Gの最初の重要な技術的ポイントは、新世代の7nm + EUVリソグラフィを使用したプロセステクノロジーであることがわかります。 実際、チップの場合、そのプロセスは多くの場合ファンの最初の関心事です。 それでは、Kirin 7 990Gが使用する5nm +プロセスノードとはどういう意味ですか？ いわゆるEUVリソグラフィ技術とは何ですか？ もっと深く掘り下げましょう。

昨年リリースされたキリン980は、7nmプロセステクノロジーを採用した世界初のモバイルチップであることを今でも覚えています。 その後、7nmがフラグシップモバイルチップの標準になります。 しかし実際には、スマートフォンで使用した7nmチップは完全な7nmプロセスを使用していないか、7nmの利点を完全に解放していません。 これが、第7世代の7nmプロセスと呼ばれる理由です。7nm+は第XNUMX世代のXNUMXnmプロセスです。

今年の5月、7nm +プロセスの大量生産に関するニュースがリークされました。 モバイルプロセッサがEUVリソグラフィ技術を使用して量産に移行するのはこれが初めてです。 これにより、インテルとサムスンは業界をリードしました。

明らかに、Huawei Kirin 990 5Gは、7nm +プロセステクノロジーを使用したモバイルSoCの最初のバッチです。 それでは、この7nm +プロセスはどういう意味ですか？ それと第一世代の7nmプロセステクノロジーとの違いは何ですか？

まず、7nmプロセスノードの難しさを理解する必要があります。

チップは多数のトランジスタで構成されていることがわかっています。 トランジスタは、チップの最も基本的なレベルでもあります。 各トランジスタの導通と切り捨ては、0と1を表します。 そして、数百万のトランジスタでさえ、数千万または数億の1または0を表しています。 これがチップコンピューティングの基本原則です。 各トランジスタは非常に小さいです。

トランジスタ構造では、「ゲート」が主に両端のソースとドレインのオンとオフを制御し、電流がソースからドレインに流れます。 このとき、電流が流れるときの損失はゲートの幅によって決まり、熱と電力の消費が表されます。 幅が狭いほど、消費電力は低くなります。 ゲートの幅（ゲート長）は、XX nmプロセスの値です。

チップメーカーにとって、ゲート幅を狭くすることは当然のことです。 しかし、幅が20 nmに近づくと、ゲートから電流への制御機能が急激に低下し、それに応じてリーク率が増加し、生産プロセスの難易度も上昇しています。 ただし、ご存じのとおり、この問題は解決されており、ここでは拡大しません。 そして、プロセスが縮小し続けると、難易度はさらに高まります。 元のソリューションが機能しないことに気づき、別のトリックをもたらしました。 そのため、10nmノードの最初に、チップメーカーは生産段階で困難に直面しました。

トランジスタサイズプロセスがさらに縮小され、10 nm未満になると、量子効果が発生します。 これが物理的限界と呼ばれるものです。 トランジスタの特性は制御が困難になります。 現時点では、チップの製造の難しさは明らかに指数関数的に増加しています。 技術的に難しいだけでなく、多くの設備投資も必要です。

7nmから7nm +への2世代のテクノロジーの改善点は何ですか？

上記の紹介から、チッププロセスの継続的な進歩に伴い、チップ製造の難易度も指数関数的に増加していることがわかりました。 チップ製造のプロセスに固有の、最も重要なプロセスの1つ、開発とエッチングがあります。

ご覧のとおり、光はマスク（レチクルとも呼ばれる）を介してフォトレジストでコーティングされたウェーハに集積回路パターンとともに投影され、露光済みおよび未露光の「パターン」を形成します。 その後、リソグラフィーマシンによってエッチング除去されます。

これは画像の単なる説明です。 実際のプロセスは非常に複雑です。 しかし、このプロセスでの光源の選択は非常に重要であるということを知る必要があります。 光源の選択は、実際には選択した光の波長です。 波長が短いほど、露光できる実際のサイズは小さくなります。

これに先立ち、最も高度なものは深紫外線リソグラフィー（DUV）でした。これは、KrFエキシマレーザー（248 nmの波長）およびArFエキシマレーザー（193 nmの波長）を含むエキシマーレーザーでもあります。 DUVよりも高度なのはEUVで、これは極端な紫外線を表します。

極端紫外線リソグラフィーの波長は最大13.5 nmです。 飛躍は非常に明白です。 7nmチップの製造プロセスにより適していることは明らかです。これにより、トランジスタの密度が大幅に向上し、消費電力が削減されます。 Huaweiは、キリンの990チップの全体的な面積は980と比較して変わらないと述べました。 しかし、含まれるトランジスタの数は大幅に増加し、驚くべき10.3億個のトランジスタに達しました。 したがって、これは10億個を超えるトランジスタを搭載した最初のモバイルチップです。 これとは別に、7nm +プロセステクノロジーの採用に明らかに関連しています。 トランジスタ数の増加は、チップ処理能力の増加を意味します。 従来の7nmプロセスと比較して、Kirin 990シリーズはトランジスタ密度が18％増加し、エネルギー効率が10％増加し、AI動作により多くの電力が節約されます。

さらに、7nmチップの製造はEUVだけでなく、EUVリソグラフィーの利点がより明確になります。 DUVは7nmチップの製造にも使用できます。 昨年の最初の7nmチップは、DUVリソグラフィでまだ使用されていました。

したがって、EUVリソグラフィの使用は、第2世代の7nmプロセスを第1世代と区別するための鍵でもあります。 しかし、この技術の使用は非常に困難です。 そして、解決すべき多くの困難があります。 たとえば、EUVリソグラフィマシンの光効率は約2％しかありません。 また、有効電力は250Wのみであり、ウェーハを効率的にエッチングするという目的を達成できません。 さらに、空気分子もEUV光を妨害します。 そのため、EUVリソグラフィには真空環境が必要です。 7nm +プロセスの大量生産を解決するために、Huaweiは5,000の検証と多数の実験に加えて、研究開発のための多数のプロセスエキスパートに投資しています。 それの焦点は明らかに、EUVリソグラフィー技術の難しさの応用を解決することです。

もちろん、結果として、7nm +プロセステクノロジーが大量生産に成功したことはすでにわかっています。 キリン990もこの高度なテクノロジーを初めて使用しました。これは商用であり、Huawei Mate 30シリーズスマートフォンは9月19にリリースされることに注意してください。

間違いなく、キリン990 5Gチップのリリースにより、7nm +プロセスは、昨年のキリン7が率いる980nmプロセスと同様に、モバイルフラッグシップチップの主流プロセス技術標準となります。