Historia del desarrollo del chip Kirin de Huawei, para comprender de antemano la popularización del Kirin 990

En términos de equilibrio de valor, incluso si tenemos éxito y (el chip) es temporalmente inútil, todavía tenemos que seguir haciéndolo. Una vez que una empresa tiene una laguna estratégica, no perderemos decenas de miles de millones de dólares, sino cientos de miles de millones de dólares. Nuestra empresa ha acumulado mucha riqueza, pero esta riqueza puede haber provocado que otros se quedaran estancados y eventualmente murieran debido a ese punto. …Este es el estandarte estratégico de la empresa y no se puede mover. ——Ren Zhengfei

Hablando de los chips de desarrollo propio de Huawei, lo primero que me viene a la mente es definitivamente la serie HiSilicon Kirin. Sí, es precisamente gracias a su chip para teléfonos móviles de desarrollo propio, HiSilicon Kirin, que Huawei puede ocupar rápidamente las alturas dominantes del mercado y convertirse en el actor número uno en la industria china de teléfonos móviles.

Los chips HiSilicon Kirin son la base para que Huawei esté a la altura de Apple y Samsung. Entonces, ¿cuándo comenzó a desarrollarse HiSilicon Kirin y cuál es su experiencia? A continuación, el autor describirá brevemente el camino lleno de baches de la investigación y el desarrollo del chip HiSilicon Kirin de Huawei. Antes de discutir, debemos comprender el proceso de fabricación de chips.

01 Fabricación de chips: el cambio cualitativo de un grano de arena

¿Cómo se diseña un chip? ¿Cómo se producen los chips diseñados? Espero que puedas tener una comprensión general después de leer este artículo.

Silicio (SiO2): la base de los chips

Un chip que parece tan grande como una uña contiene decenas o incluso cientos de millones de transistores. Es increíble. pero ¿cómo se logra esto en ingeniería?

El componente principal del chip es el silicio. El silicio es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre, y la arena desoxidada (especialmente el cuarzo) contiene hasta un 25% de silicio en forma de dióxido de silicio (SiO2).

Lingote de silicio

El silicio (SiO2) siempre ha sido llamado la base de la industria de fabricación de semiconductores porque se puede convertir en una sustancia llamada oblea. Primero, debemos pasar la prueba. silicio a través de Después de la purificación y fundición de varios pasos, se convierte en lingote de silicio (lingote). Luego use una sierra de diamante para cortar el lingote de silicio en obleas con un espesor uniforme.

La capa de fotorresistente se expone a los rayos ultravioleta (UV) a través de la máscara para formar un patrón de circuito.

A continuación, se necesita una sustancia llamada fotorresistente para cubrirla en la superficie, el fotorresistente. Luego, la capa se expone a la luz ultravioleta (UV) a través de una máscara y se vuelve soluble, durante lo cual se produce una reacción química. La máscara está impresa con un patrón de circuito prediseñado y los rayos ultravioleta brillan a través de ella en la capa fotorresistente, formando patrones de circuito para cada capa del microprocesador.

Formación del transistor

En este paso, todavía necesitamos continuar vertiendo el fotorresistente, luego la fotolitografía y lavar las partes expuestas, y el fotorresistente restante todavía se usa para proteger la parte de el material que no será implantado con iones.

Proceso de formación del transistor

Luego está el importante proceso de implantación de iones. En el sistema de vacío, el material sólido se irradia con iones acelerados de los átomos a dopar, de modo que queden. implantado Se forman capas especiales de implante en las zonas que modifican la conductividad del silicio en estas zonas.

Una vez completada la implantación de iones, también se retira el fotorresistente, y la zona implantada (parte verde) también se ha dopado con diferentes átomos. En este punto, el transistor está casi completo.

Cortado y envasado de oblea

Luego podemos comenzar a galvanizarla. El método de operación consiste en galvanizar una capa de sulfato de cobre sobre la oblea y precipitar iones de cobre en el transistor. Los iones de cobre se moverán del electrodo positivo (ánodo) al electrodo negativo (cátodo). Una vez completada la galvanoplastia, los iones de cobre se depositan en la superficie de la oblea para formar una fina capa de cobre.

Primero es necesario pulir el exceso de cobre para pulir la superficie de la oblea. Entonces puedes empezar a construir la capa de metal. El nivel del transistor, una combinación de seis transistores, es de aproximadamente 500 nm. Se forman capas metálicas de interconexión compuestas entre diferentes transistores, y el diseño exacto depende del diseño funcional del procesador correspondiente.

Oblea

La superficie del chip parece extremadamente suave, pero de hecho, después de la ampliación, se puede ver una red de circuitos extremadamente compleja, como un sistema de autopistas complejo. red.

A continuación, se prueba funcionalmente la oblea y, una vez finalizada, comienza el corte de la oblea (Slicing). Una porción intacta es un núcleo de procesador (Die) y los núcleos defectuosos se descartarán durante la prueba.

Descripción de la imagen

Finalmente, después de la encapsulación, las pruebas de calidad y el empaquetado, este es el chip que vemos.

Ilustración del proceso de fabricación del procesador

En pocas palabras, el proceso de fabricación del procesador se puede dividir aproximadamente en materia prima de arena (cuarzo), lingote de silicio, oblea, fotolitografía, grabado, hay muchos pasos, como implantación de iones, deposición de metal, capa de metal, interconexión, prueba y corte de obleas, empaquetamiento de núcleos, pruebas de calidad, empaquetamiento y listado, y cada paso contiene procesos más detallados.

Diseño de chip

La fabricación del chip mencionada aquí es muy complicada, sin mencionar el diseño inicial de la función del chip por parte de los ingenieros. A partir de esto, también podemos pensar que el desarrollo de Huawei HiSilicon Kirin no ha sido fácil hasta ahora. Hablemos brevemente de su historia de desarrollo.

02 Historia del desarrollo de HiSilicon Kirin

Inicio: centrándonos en chips electrónicos de consumo

Hablando de Kirin, no podemos prescindir de hablar de HiSilicon Semiconductor Company, Fundado en octubre de 2004, su predecesor fue el Centro de Diseño de Circuitos Integrados de Huawei fundado en 1991. Fue en este momento que comenzó la batalla de Huawei por los chips independientes. En los más de diez años transcurridos desde entonces, la empresa ha estado diseñando y produciendo ASIC.

Ren Zhengfei tiene visión de futuro y con un gesto de la mano, Huawei fabricará sus propios chips para teléfonos móviles. Pensándolo bien ahora, esta es realmente una gran decisión. No es exagerado decir que la mitad del éxito que ha conseguido Huawei a día de hoy se debe a HiSilicon.

Después del establecimiento formal, el equipo de HiSilicon se centra principalmente en tres partes del negocio: negocio de equipos de sistemas, negocio de terminales móviles y negocio de ventas externas. Gracias a la cooperación a largo plazo con los gigantes de las comunicaciones, los chips 3G de HiSilicon han logrado un gran éxito en todo el mundo, y su acumulación en el campo de las comunicaciones también ha sentado una base importante para el éxito posterior de Huawei HiSilicon.

El veterano Dai Hui dijo una vez que el director del Comité PSST (Equipo del Esquema de Productos y Soluciones, a cargo de la dirección de productos) es Xu Zhijun, quien administra HiSilicon desde un nivel estratégico. Durante muchos años, fue el patrocinador de HiSilicon y el jefe detrás de escena.

Xu Wenwei, que ha sido nombrado presidente de la región europea, también se desempeña como presidente de HiSilicon, participando en la toma de decisiones estratégicas y elevando la demanda desde una perspectiva de mercado. He Tingbo y Ai Wei fueron responsables del trabajo específico de HiSilicon. Posteriormente, He Tingbo se convirtió en la persona a cargo de HiSilicon, mientras que Ai Wei estaba a cargo de Marketing.

Cuando se estableció en 2004, producía principalmente algunos chips industriales para soportar aplicaciones de red y vídeo. No ha entrado en el mercado de los teléfonos inteligentes.

Desarrollo y madurez

Por supuesto, la investigación y el desarrollo de chips no es algo que se pueda realizar cada tres días. Aunque se estableció oficialmente en octubre de 2004, no fue hasta 2009 que. Fue solo durante este tiempo que Huawei lanzó su primer chip para teléfono móvil, llamado K3V1. Sin embargo, debido a que el primer producto aún estaba inmaduro en muchos aspectos, terminó en un fracaso debido a su propia fuerza de investigación y desarrollo y razones de mercado.

En 2012, Huawei lanzó K3V2, que se afirma que es el procesador de arquitectura ARM A9 de cuatro núcleos más pequeño del mundo. Al integrar GPU GC4000 y tecnología de proceso de 40 nm, este chip ha recibido gran atención por parte del departamento de telefonía móvil de Huawei y se ha instalado comercialmente directamente en productos como Huawei P6 y Huawei Mate1. Debes saber que Huawei P6. Originalmente se posicionó como un producto estrella.

Sin embargo, debido al grave calentamiento del chip y la mala compatibilidad de la GPU, el chip ha sido criticado por los principales internautas. Sin embargo, Huawei resistió la presión e insistió en usar este chip en varios teléfonos móviles. En ese momento, todos ridiculizaron los chips de Huawei, y luego Huawei comenzó su propia ardua investigación.

Después de dos años de acumulación de tecnología, a principios de 2014, HiSilicon lanzó el Kirin 910, que también cambió el método de denominación del chip. Como primer procesador de teléfono móvil de 4 núcleos del mundo, se utilizó Mali-450MP4. GPU.

Kirin 910

Vale la pena mencionar que Kirin 910 integra por primera vez la banda base Balong710 de desarrollo propio de Huawei, el proceso se actualiza a 28 nm y la GPU es reemplazada por Mali. El lanzamiento del Kirin 910 coincidió con el lanzamiento de la versión mejorada del Huawei P6 P6s. Esta es una señal histórica del cambio de plataforma de HiSilicon y la base para el éxito de productos futuros.

En junio de 2014, con el lanzamiento del Honor 6, Huawei nos trajo el Kirin 920. Este nuevo producto supone otro gran avance y un nuevo hito.

Kirin 920

Como SOC de ocho núcleos de 28 nm, también integra chips de audio, chips de video, ISP e integra la primera banda base LTE Cat.6 Balong720 de desarrollo propio. Honor 6, el primer teléfono móvil del mundo compatible con LTE Cat.6. También a partir del Kirin 920, el chip Kirin ha recibido mucho reconocimiento, y el Honor 6 equipado con este chip fue un gran éxito, como lo han demostrado sus ventas.

Ese mismo año, HiSilicon también trajo Kirin 925 y Kirin 928 ligeramente mejorados, principalmente debido a la mejora de la frecuencia principal y la integración de coprocesadores. El chip 925 se utiliza en el Huawei Mate 7, creando la historia del Huawei Mate 7 como un buque insignia de alta gama en el rango de precio interno de 3.000 yuanes. Las ventas globales superan los 7,5 millones. En este momento, los chips Kirin finalmente han alcanzado al Huawei Mate 7. ritmo de desarrollo de los teléfonos móviles Huawei!

Huawei Mate 7

El Huawei Mate 7 y los nuevos modelos de Apple y Samsung se lanzaron en el mismo mes. En ese momento, Huawei no tenía mucha confianza en ingresar al mercado de alta gama. Inesperadamente, tanto Apple como Samsung se quedaron atrás en el momento crítico.

Lo más famoso es que Apple ha sido cuestionada por preocupaciones de seguridad debido al incidente de las fotos de desnudos de Hollywood y el hecho de que no ha instalado un servidor en China. Nadie sabe dónde se transmite la información. Por supuesto, ahora está configurado en el servidor de Guizhou.

Por supuesto, además de los procesadores de la serie 9, en diciembre de 2014, HiSilicon nos trajo una serie 6 de gama media y lanzó el chip Kirin 620. Es el primer chip de 64 bits de HiSilicon, que integra banda base Balong de desarrollo propio, decodificación de audio y vídeo y otros componentes.

Este chip se ha utilizado en Honor 4X, Honor 4C y otros productos. Entre ellos, Honor 4X se convirtió en el primer teléfono móvil de Huawei con ventas superiores a los 10 millones. HiSilicon está tratando de demostrar al público que, además de fabricar chips de alta gama con alto rendimiento, HiSilicon también puede controlar chips de gama media con un consumo de energía equilibrado.

Kirin 930

En marzo de 2015 se lanzaron los chips Kirin 930 y 935. Esta serie de chips no tiene muchas características destacadas y sigue siendo un proceso de 28 nm, pero HiSilicon evita inteligentemente la inmadurez. Debido a la generación de calor, la arquitectura A57 ha sido reemplazada por la arquitectura A53, que tiene un mayor índice de consumo de energía y ha mejorado la frecuencia principal. Aprovechando la ventaja del consumo de energía y la transferencia de calor de Qualcomm 810, la serie Kirin 930. hizo un hermoso cambio.

En mayo del mismo año se lanzó el Kirin 650, una versión mejorada del Kirin 620, el primer chip de gama media del mundo que utiliza el proceso de 16 nm. El primer chip SoC de banda base de red completa de HiSilicon que integra CDMA. Este chip se lanzó por primera vez en el Honor 5C. Más tarde, también vimos el Kirin 650 ligeramente actualizado y el Kirin 659 que fue pulido para un teléfono móvil tras otro.

En noviembre de 2015, Kirin 950 se lanzó por primera vez en el Huawei Mate8. Lo que es diferente de antes es que esta vez HiSilicon utiliza un proceso de 16 nm, integra la banda base Balong720 de desarrollo propio, integra el ISP de 14 bits de doble núcleo de desarrollo propio por primera vez, integra el coprocesador i5 e integra el autoprocesador. Chip decodificador de audio y vídeo desarrollado. Es un SoC integrado de muy alto nivel.

Kirin 950

También es el primer SoC del mundo con arquitectura A72 y GPU Mali-T880. Con sus ventajas de proceso, Kirin 950 tiene excelentes resultados, además de la experiencia de GPU. ha recibido excelentes resultados en otros aspectos y muchos comentarios favorables de los consumidores.

El 19 de octubre de 2016, el chip Kirin Kirin 960 de Huawei se presentó oficialmente en la conferencia de comunicación de medios de otoño en Shanghai.

Kirin 960 está equipado por primera vez con un núcleo de CPU ARM Cortex-A73, el núcleo pequeño es A53 y la GPU es Mali G71 MP8. En términos de almacenamiento, es compatible con UFS2.1. Desafortunadamente, todavía utiliza la tecnología de proceso de 16 nm.

Kirin 960

Pero a partir del Kirin 960, la serie Kirin 9 ha resuelto las deficiencias en el rendimiento de la GPU y ha mejorado enormemente el rendimiento de la GPU de los teléfonos móviles Huawei/Honor en términos de juegos. rendimiento, ya no es Esta es la principal deficiencia de los chips Kirin. Kirin 960 se lanzó por primera vez en la serie Huawei Mate9 y luego se utilizó en Honor V9 y otros productos.

El 2 de septiembre de 2017, en el Salón Internacional de Electrónica de Consumo en Alemania, Huawei lanzó el chip de inteligencia artificial Kirin 970. Utiliza el proceso de 10 nm de TSMC por primera vez y es el mismo que el último chip Snapdragon 835 de Qualcomm. Artesanía.

Kirin 970

Sin embargo, los 5.500 millones de transistores integrados son mucho más que los 3.100 millones de Qualcomm y los 3.300 millones de Apple A10, lo que supone una reducción del 20% en el consumo de energía. La IA es el "cerebro" de este Kirin 970. El núcleo de la tecnología de IA es procesar datos masivos. El lanzamiento de este chip ha permitido a Huawei ingresar a las filas de los principales fabricantes de chips.

En la primera mitad de 2018, el Huawei P20pro equipado con Kirin 970 recibió elogios unánimes del mundo exterior debido al excelente rendimiento de su cámara. En ese momento, P20 y P20 Pro ya se habían convertido en líderes en la industria de la fotografía con teléfonos móviles y habían dominado durante mucho tiempo la lista del sitio web de reseñas de cámaras profesionales DXO.

Mirando el presente, el procesador Kirin 980, el primer procesador de 7 nm del mundo, se ha ganado suficientes trucos. La frecuencia principal más alta es de hasta 2,6 Ghz, CPU, GPU completamente mejorada, nueva NPU de doble núcleo y GPU Turbo, lo que también hace brillar al Huawei Mate 20.

Por supuesto, hay algunos chips HiSilicon Kirin que no se mencionan en el artículo. Aquí hablamos principalmente de los chips insignia de la serie Kirin 9. Quizás también conozcas los nuevos Kirin 710 y 810. En resumen, al autodesarrollo del chip HiSilicon Kirin de Huawei todavía le queda un largo camino por recorrer, pero es previsible que Huawei siga superando obstáculos y avanzando en el futuro.

Finalmente, hablemos de las últimas noticias. Para todos los fanáticos que siguen a Huawei, hay dos aspectos destacados en la segunda mitad del año. Uno es el lanzamiento del Kirin 990 y el otro es el nuevo buque insignia. de la serie Huawei Mate 30 Publicado. Ahora, la noticia oficial de Huawei dice que presentará un nuevo producto de gran éxito en la exposición IFA 2019 el 6 de septiembre. No es sorprendente que sea el Kirin 990.

Capturas de pantalla oficiales de los terminales Huawei

Según noticias anteriores, Kirin 990 utilizará el proceso EUV de 7 nm de TSMC, y es muy probable que integre banda base 5G por primera vez. No es sorprendente que, además de las actualizaciones de procesos, Kirin 990 continúe mejorando el rendimiento basado en Kirin 980, y también se espera que adopte la NPU de arquitectura DaVinci de desarrollo propio, que ha sido adoptada por Kirin 810.

Escrito al final

A lo largo del camino, los chips para teléfonos móviles HiSilicon han comenzado desde cero, desde ser criticados hasta estar ahora a la vanguardia de la industria, invirtiendo fuertemente en investigación y desarrollo. A cualquier precio, Honor también ha experimentado reveses. Espero que más empresas chinas sean como HiSilicon Qilin, perseverantes, acumulando y obteniendo tecnologías clave en sus propias manos lo antes posible.

Aún no sabemos qué tipo de novedades nos traerá Huawei sobre el próximo Kirin 990. Esto no se revelará hasta la rueda de prensa. Frente a lo desconocido, bien podríamos esperarlo.