En 2019, le Salon international de l'électronique grand public (IFA2019) a été ouvert à Berlin, en Allemagne. Comme prévu, Huawei a lancé aujourd'hui un nouveau produit à l'IFA2019, en lançant les derniers produits de sa propre série de puces Kirin, à savoir les Kirin 990 et Kirin 990 5G. Parmi eux, la plupart des spécifications du premier SoC 5G phare au monde - Kirin 990 5G et Kirin 990 sont les mêmes. En plus du support 5G, il n'y a qu'une petite différence entre les deux.

Paramètres Huawei Kirin 990

Le Kirin 990 5G est le premier SoC 5G phare au monde lancé par Huawei. Il s'agit de la plus petite solution de puce mobile 5G du secteur. Basé sur le processus 7 nm + EUV le plus avancé du secteur, le modem 5G est intégré pour la première fois au SoC. Il est le premier à prendre en charge la double architecture NSA / SA et la bande de fréquences complète TDD / FDD. Sur la base de l'excellente capacité de connexion 5G du Baron 5000, le Kirin 990 5G atteint un taux de téléchargement de pointe de 2.3 Gbps dans la bande Sub-6 GHz avec un taux de pointe en amont de 1.25 Gbps.

Cette puce est le premier SoC phare doté d’une architecture NPU d’architecture DaVinci. Sa conception innovante de l’architecture micro-cœur NPU Big Core + NPU est idéale pour des performances supérieures et une efficacité énergétique optimale pour les grands scénarios informatiques. En ce qui concerne le processeur, le Kirin 990 utilise une architecture à trois cœurs écoénergétiques avec deux grands cœurs + deux cœurs moyens et quatre petits cœurs, avec une fréquence maximale de 2.86 GHz. Le GPU est équipé d’un noyau Mali-G16 76-core. Le nouveau système Smart Cache au niveau du système implémente un déchargement intelligent, ce qui permet d'économiser de la bande passante et de réduire la consommation d'énergie.

En termes de jeu, le Kirin 990 5G est mis à jour vers Kirin Gaming + 2.0 pour parvenir à une collaboration efficace entre les fondations matérielles et les solutions. En termes de photographie, le Kirin 990 5G adopte le nouveau FAI 5.0 et prend en charge pour la première fois la technologie de réduction de bruit matérielle à simple retour BM3D (Block-Matching and 3D filtering) sur la puce mobile. En conséquence, la scène sombre-lumière est plus lumineuse et plus claire. De plus, cette puce est équipée de la première technologie de réduction du bruit vidéo conjointe à double domaine au monde. Le traitement du bruit vidéo est plus précis, la prise de vue vidéo est exempte de peur des scènes sombres. La technologie de rendu de post-traitement vidéo en temps réel est basée sur la segmentation AI. L'image vidéo ajuste la couleur image par image et la vidéo du smartphone présente la texture du film. HiAI Open Architecture 2.0 a de nouveau été mis à niveau. Le cadre et la compatibilité des opérateurs ont atteint le plus haut niveau de l'industrie. Le nombre d'opérateurs peut atteindre plus de 300. Il prend en charge tous les modèles de frameworks courants du secteur, fournissant aux développeurs une chaîne d'outils plus puissante et plus complète et permettant le développement d'applications d'IA.

Quels avantages apporte-t-il?

En regardant les spécifications de base de la puce de la série Kirin 990, vous constaterez que le premier point technique important de la Kirin 990 5G est la technologie de traitement utilisant une nouvelle génération de lithographie 7nm + EUV. En effet, pour une puce, son processus est souvent la première préoccupation des fans. Alors, que signifie le nœud de processus 7nm + utilisé par Kirin 990 5G? Quelle est la technologie dite de lithographie EUV? Creusons plus profondément.

Nous pensons que vous vous souvenez encore que le Kirin 980 sorti l'année dernière est la première puce mobile au monde utilisant la technologie de processus 7 nm. Après cela, 7 nm devient le standard de la puce mobile phare. Mais en fait, la puce 7nm que nous avons utilisée sur le smartphone n'utilise pas un processus 7nm complet, ou elle ne libère pas complètement l'avantage du 7nm. C'est pourquoi nous l'appelons le processus 7 nm de première génération, et 7 nm + est le processus 7 nm de deuxième génération.

En mai de cette année, les nouvelles concernant la production en masse du processus 7nm + ont été divulguées. C'est la première fois que le processeur mobile passe en production de masse en utilisant la technologie de lithographie EUV. Cela a permis à Intel et à Samsung de prendre la tête du secteur.

De toute évidence, le Huawei Kirin 990 5G est le premier lot de SoC mobiles utilisant la technologie de processus 7nm +. Alors, que signifie ce processus 7nm +? Quelle est la différence entre elle et la technologie de procédé 7nm de première génération?

Tout d’abord, nous devons comprendre la difficulté du noeud de processus 7nm.

Nous savons que la puce est composée d'un grand nombre de transistors. Le transistor est également le niveau le plus fondamental de la puce. La conduction et la troncature de chaque transistor représentent 0 et 1. Et même des millions de transistors représentent des dizaines, voire des centaines de millions de 1 ou 0. C'est le principe de base de l'informatique par puce. Chaque transistor est très petit.

Dans la structure du transistor, «Gate» est principalement responsable du contrôle de l'activation et de la désactivation de la source et du drain aux deux extrémités, et le courant circule de la source au drain. A ce moment, la largeur de la porte détermine la perte lorsque le courant passe et la consommation de chaleur et d'énergie est exprimée. Plus la largeur est étroite, plus la consommation d'énergie est faible. La largeur de la porte (longueur de la porte) est la valeur du processus XX nm.

Pour les fabricants de puces, il est naturel de s’efforcer de réduire la largeur de la porte. Mais lorsque la largeur approche 20 nm, la capacité de contrôle grille-courant chute brusquement, le taux de fuite augmente en conséquence et la difficulté du processus de production augmente également. Cependant, comme vous le savez, ce problème a été résolu et n’est pas développé ici. Et lorsque le processus continue à diminuer, la difficulté sera encore accrue. Les gens trouvent que la solution initiale ne fonctionne pas et ont apporté une autre astuce. Par conséquent, au début du nœud 10nm, les fabricants de puces ont rencontré des difficultés lors de la phase de production.

Lorsque le processus de taille de transistor est encore réduit, inférieur à 10 nm, des effets quantiques se produiront. C'est ce que nous appelons la limite physique. Les caractéristiques du transistor deviendront difficiles à contrôler. À ce stade, la difficulté de fabrication de la puce augmente de manière exponentielle. Ce n'est pas seulement une difficulté technique, mais cela nécessite également beaucoup d'investissement en capital.

Alors, quelle est l'amélioration des deux générations de technologie de 7nm à 7nm +?

De l'introduction ci-dessus, nous avons compris qu'avec l'avancement continu du processus de la puce, la difficulté de fabrication de la puce a également augmenté de manière exponentielle. Le processus de développement et de gravure est l’un des processus les plus importants du processus de fabrication des puces.

Comme vous pouvez le constater, la lumière est projetée à travers un masque (également appelé réticule) avec un motif de circuit intégré sur la plaquette revêtue de résine photosensible pour former un «motif» exposé et non exposé. Il est ensuite gravé par une machine de lithographie.

Ceci est juste une explication de l'image. Le processus actuel est extrêmement compliqué. Mais ce que nous devons savoir, c’est que le choix de la source de lumière dans ce processus est très important. Le choix de la source de lumière est en réalité la longueur d'onde de la lumière sélectionnée. Plus la longueur d'onde est courte, plus la taille réelle pouvant être exposée est petite.

Auparavant, la plus avancée était la lithographie ultraviolette profonde (DUV), qui est également un laser excimer, y compris le laser excimer KrF (longueur d'onde de 248 nm) et le laser excimer ArF (longueur d'onde de 193 nm). Plus avancé que le DUV, EUV, qui signifie extrêmement la lumière ultraviolette.

La lithographie ultraviolette extrême a une longueur d’onde allant jusqu’à 13.5 nm. Le saut est très évident. Il est évidemment plus adapté au processus de fabrication des puces 7nm, qui peuvent considérablement augmenter la densité des transistors et réduire la consommation d’énergie. Huawei a déclaré que la surface totale de la puce Kirin 990 n'avait pas changé par rapport à celle du 980. Mais le nombre de transistors inclus a considérablement augmenté, atteignant un nombre incroyable de milliards de transistors. Il s’agit donc de la première puce mobile avec plus de milliards de transistors 10.3. En dehors de cela, il est clairement lié à l'adoption de la technologie de processus 10nm +. L'augmentation du nombre de transistors signifie une augmentation de la puissance de traitement de la puce. Par rapport au processus 7nm traditionnel, la série Kirin 7 présente une densité de transistors augmentée de 990%, une efficacité énergétique accrue de 18% et le fonctionnement de l'AI permet d'économiser davantage d'énergie.

De plus, la production de puces 7nm n'est pas seulement EUV, mais les avantages de la lithographie EUV sont plus évidents. Le DUV peut également être utilisé pour produire des puces de 7 nm. Les premières puces 7 nm de l'année dernière étaient encore utilisées dans la lithographie DUV.

Par conséquent, l'utilisation de la lithographie EUV est également la clé pour distinguer le processus 7nm de deuxième génération de la première génération. Mais cette technologie est très difficile à utiliser. Et il y a beaucoup de difficultés à résoudre. Par exemple, la machine de lithographie EUV a un rendement lumineux d’environ 2%. Et la puissance active est uniquement 250W, qui ne peut pas atteindre le but de graver efficacement la plaquette. De plus, les molécules d'air interfèrent également avec la lumière EUV. Donc, l'environnement sous vide est nécessaire pour la lithographie EUV. Afin de résoudre le problème de la production de masse du procédé 7nm +, Huawei a investi dans un grand nombre d'experts en traitement pour la recherche et le développement, avec plus de vérifications 5,000 et un grand nombre d'expériences. L'objectif est évidemment de résoudre l'application des difficultés de la technologie de lithographie EUV.

En conséquence, nous savons déjà que la technologie de traitement 7nm + a été produite avec succès. Le Kirin 990 a également utilisé cette technologie avancée pour la première fois - notez qu’il s’agit d’un message commercial et que le smartphone de la série Huawei Mate 30 sortira en septembre 19.

Sans aucun doute, avec la sortie de la puce Kirin 990 5G, le processus 7nm + deviendra le standard technologique de processus courant pour la puce phare mobile, tout comme le processus 7nm dirigé par Kirin 980 l’année dernière.