Анонс компанией Apple своего нового чипа для смартфонов Apple A14 Bionic стал серьезным вызовом для компании Huawei, которая и без того испытывает серьезное давление со стороны Правительства США.
Процессор A14 Bionic стал первым в линейке Apple, который выпускается на базе 5-нм техпроцесса. Это позволило разместить на единой подложке A14 Bionic, по данным Apple, 11,8 млрд транзисторов, выстроив вычислительный массив на архитектуре нового поколения, содержащий 2 высокопроизводительных ядра и 4 вычислительных ядра с повышенной эффективностью расчетов. В отдельный блок был выделен массив обработки графики, который также построен на новой архитектуре с улучшенной поддержкой средств сжатия памяти. Обработка ведется с подключением 4 графических ядер.
Вычислительный массив A14 Bionic содержит также отдельный блок поддержки нейросетей, а также блок акселерации операция машинного обучения второго поколения, позволяющий выполнять ML-операции на 70% быстрей, чем раньше.
Теперь для сравнения нужно назвать уровень, достигнутый Huawei. Китайская компания также проектирует собственные мобильные процессоры, и будучи вторым по величине клиентом TSMC после Apple, китайский производитель стал получать первые партии нового 5-нм чипсета Kirin 9000 уже в начале сентября 2020.
Apple A14 Bionic и Huawei Kirin 9000 являются сегодня лидерами рынка мобильных процессоров: они стали первыми интегральными схемами, которые будут производиться с использованием 5-нм техпроцесса, позволяющего разместить больше транзисторов, и тем самым серьезно повысить вычислительную мощность.
В результате, 5-нм Kirin 9000 содержит примерно 171,3 млн транзисторов на квадратный мм по сравнению с 100 млн транзисторов на квадратный мм у 7-нм чипсета Kirin 990 5G.
Чем больше транзисторов упаковано, тем мощнее и энергоэффективнее работает сама микросхема. Apple уже сообщила, что ее процессор A14 Bionic способен выполнять до 11 триллионов операций в секунду. Данные по Huawei пока отсутствуют.
Huawei рассматривала свой Kirin 9000, прежде всего, в качестве главного кандидата для оснащения новой флагманской серии смартфонов Mate 40 образца 2020 года. Эти модели должны были стать самыми технологически продвинутыми телефонами Huawei этого года. Этот же чипсет планировалось применять внутри складного Mate X2 и внутри базовых станций 5G, которые работают с сетевым оборудованием Huawei для 5G.
Все изменилось в прошлом году, когда Министерство торговли США внесло изменения в свои правила экспорта. Согласно этим правилам, любой завод, использующий американские технологии для производства чипов, должен теперь получить лицензию от Правительства США перед осуществлением поставок чипов для Huawei. В результате производственные мощности TSMC и Samsung Foundry, единственных на сегодняшний день производителей микросхем, способных выпускать чипы с использованием 5-нм техпроцесса, сразу были отрезаны от поставок передовых чипов для Huawei.
После этого Huawei провела переговоры с Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC), крупнейшим китайским производителем микросхем. Но здесь возникла серьезная проблема – наиболее продвинутый технологический узел, который выпускает сейчас SMIC, выстроен на базе 14 нм процесса. Если плотность транзисторов для 5-нм чипа TSMC составляет приблизительно 171,3 млн транзисторов на квадратный мм, то 14-нм техпроцесс позволяет разместить лишь около 43 млн транзисторов.
Хотя SMIC действительно выпустила 14-нм чип Kirin 710A среднего класса для Huawei, который пошел на замену чипов TSMC, 14-нм чипсет все-таки оказался недостаточно мощным, чтобы реализовать планы Huawei, возложенные на Mate 40, Mate X2 и базовые станции 5G.
В настоящее время SMIC работает над разработкой собственного узла N+1, который китайские СМИ уже называют аналогом 8-нм техпроцесса или ранней стадией «китайского 7-нм техпроцесса». Согласно Zhuhai Special Zone Newspaper, SMIC уже завершила запуск первой очереди этого производства и проводит тестирование полученного узла. Это уже заключительный этап в процессе производства микросхемы, который проводится для того, чтобы убедиться в отсутствии проблем. После этого устраняются все последние нестыковки, и запускается серийное производство новой микросхемы.
Узел N+1 повышает производительность на 20% при одновременном снижении энергопотребления на 57%, площади логической части на 63% и площади всей системы на кристалле (SoC) на 55%. Для сравнения 7-нм техпроцесс TSMC позволил повысить плотность размещения транзисторов примерно на 73% по сравнению с 10 нм узлом и обеспечил повышение скорости выполнения операций на 35-40% при снижении энергопотребления на 65% на его 16-нм узле.
В результате достигнутого небольшого 20%-ного повышения производительности компания SMIC пришла к выводу, что все же пока не будет называть новый техпроцесс N+1 достигнутым уровнем производства по 7-нм нормам. Для реализации новой архитектуры необходимо пройти создание трех поколений этого узла, включая создание узла N+1, узла N+2 и узла N+3. В SMIC надеются получить передовое литографическое оборудование еще до того, как будет достигнута стадия N+2. Оборудование будет поставлять другой китайский производитель – компания ASML.
В конце концов, многие эксперты ожидают, что SMIC сможет перейти на производство 5-нм чипов для Huawei. Однако согласно предварительным оценкам, к тому времени TSMC уже перейдет на производство 3-нм узлов. Поэтому для сохранения конкурентоспособности наравне с Apple и Samsung, Huawei сейчас необходимо вернуть производство на прежние мощности. Рассчитывать на SMIC она не может, если не планирует отстать от лидеров.
Ранее редакция THG.ru опубликовала статью о скальпировании процессора. Под скальпированием понимается снятие теплораспределительной крышки процессора для замены термоинтерфейса между ней и кристаллом на более эффективный. И в сегодняшней статье мы разберёмся в том, как это делать и когда проведение скальпирования целесообразно. Подробнее об этом читайте в статье “Скальпирование процессора: как и зачем это делать”.
