Huawei Kirin Процессор

Kirin - процессор для смартфонов и планшетов.

2023

Освоение 5-нм производства чипов

В начале декабря 2023 года стало известно о том, что Китай вопреки санкциям со стороны США освоил изготовление микрочипов по 5-нм технологии. Причем в данном плане китайские компании смогли опередить американских производителей.

Как сообщает ресурс Tom’s Hardware, о готовности китайских компаний выпускать продукцию по 5-нм техпроцессу говорит анонс ноутбука Huawei Qingyun L540. Этот портативный компьютер оборудован фирменным чипом Kirin 9006C, произведенным по нормам 5 нм. Изделие объединяет восемь вычислительных ядер Arm с максимальной тактовой частотой 3,13 ГГц и графический ускоритель Arm Mali-G78.

Kirin 9006C

Отмечается, что производством Kirin 9006C занимается китайская корпорация SMIC. У нее есть оборудование, которое можно использовать для создания 5-нм процессоров. Речь идет о применении литографических сканеров, работающих с глубоким ультрафиолетом (DUV). Из-за западных санкций SMIC не имеет доступа к установкам для фотолитографии в экстремальном ультрафиолете (EUV). Но китайские компании внедряют альтернативные технологии улучшения производственных возможностей: например, может быть задействован мультипаттернинг для повышения плотности размещения элементов.

Производители микросхем в Китае могут использовать для выпуска 5-нм чипов тройной или даже четверной рисунок. Эта техника литографии предполагает разделение сложного рисунка на несколько более простых, которые затем наносятся последовательно для достижения более высокой точности и детализации. Создание нескольких шаблонов — сложный процесс, который влияет на производительность и количество годных микросхем в расчете на пластину. Такой подход позволяет обойти проблему нехватки современного оборудования, но приводит к повышению стоимости конечной продукции.^[1]

Kirin 9000s на 7-нм технологии SMIC

Анализ чипов Huawei свидетельствует о прорыве в области производства микросхем, что является ударом по санкциям США.

Согласно результатам анализа смартфона, проведенного TechInsights для Bloomberg News, в Mate 60 Pro используется новый чип Kirin 9000s, изготовленный в Китае компанией Semiconductor Manufacturing International Corp.

По мнению исследовательской компании, этот процессор является первым, в котором используется 7-нм технология SMIC, и позволяет предположить, что китайское правительство делает определенные успехи в попытках создания внутренней экосистемы чипов.

Экспортный контроль США не помешал Китаю разработать удивительно совершенные полупроводники для смартфонов, что усилило беспокойство американцев по поводу военного потенциала страны в условиях значительной неопределенности.

Чип Kirin в смартфоне Huawei Mate 60 Pro не так совершенен, как 3-нм чипы, на которых работают самые современные новые iPhone компании Apple. Но экспортный контроль был направлен на то, чтобы китайские технологические возможности отставали от американских на 8-10 лет, а телефон продемонстрировал, что партнер Huawei по производству чипов, шанхайская компания Semiconductor Manufacturing International Corp. (SMIC), может отставать всего на четыре года.

2022: Отсутствие процессоров у Huawei из-за санкций США

21 декабря 2022 года стало известно о том, что компания Huawei исчерпала запасы процессоров собственной разработки для смартфонов. Об этом говорит статистика, собранная аналитической компанией Counterpoint Research.

В условиях санкций со стороны США, введение которых против Huawei началось в 2019 году (подробнее здесь), китайский производитель потерял возможность приобретать передовые чипы у американских разработчиков. Позднее ограничения были расширены, в результате чего Huawei не может заказывать производство процессоров у предприятий, использующих американское программное обеспечение или оборудование, в частности, у TSMC.

Процессор Kirin 990 5G

По оценкам Counterpoint Research, в третьем квартале 2022 года доля новых смартфонов с чипами Kirin, разработанными подразделением HiSilicon компании Huawei, сократилась до ноля. Для сравнения: во второй четверти 2022-го она равнялась 0,4%, а годом ранее — 3%. Таким образом, у Huawei больше не осталось собственных мобильных процессоров.

Вместе с тем телекоммуникационный гигант, по имеющимся данным, рассматривает возможность использования в своих смартфонах изделий китайского производства: они смогут обеспечить поддержку 5G, но по функциональности и быстродействию будут уступать передовым решениям. Дело в том, что SMIC, крупнейшее китайское предприятие по изготовлению полупроводниковой продукции, способно выпускать 7-нм чипы, но такие решения не подходят для смартфонов — они могут применяться в системах для добычи криптовалют. Что касается процессоров для мобильных устройств, то SMIC и другие производители в КНР пока не способны использовать технологии с нормами менее 14-нм. Для сравнения: TSMC и Samsung Foundry уже изготавливают чипы для смартфонов по 4-нм методике. В 2023 году эти предприятия начнут отгружать изделия, выполненные по 3-нм технологии.^[2]

2020

Huawei начинает производить чипы самостоятельно

В начале ноября 2020 года стало известно о запуске компанией Huawei собственного производства процессоров. Тем самым китайский производитель телекоммуникационного оборудования и серверов намерен минимизировать последствия американский санкций, введенных против него. Подробнее здесь.

Остановка выпуска процессоров из-за санкций США

В августе 2020 г стало известно, что китайский производитель смартфонов Huawei Technologies в сентябре будет вынужден остановить производство телефонов на базе процессора Kirin. Причина — введенные со стороны США санкции (см. Санкции против Huawei).

"Производство прекратится пятнадцатого сентября. Этот год может стать последним для высокопроизводительных процессоров Huawei Kirin", — рассказал глава потребительского подразделения компании Ричард Юй.

Он добавил, что у компании Huawei "нет процессоров и нет поставок": анонсированный смартфон Mate 40 будет последним на базе Kirin.

2019

Анонс Kirin 1000

Компания Huawei приступила осенью 2019 года к пробному производству уникального на 1 октября 2019 г. процессора Kirin 1000. Это флагманский чип, ориентированный на будущие топовые смартфоны и, возможно, планшетные компьютеры Huawei, а также мобильные гаджеты, выпускаемые под ее дочерним брендом Honor.

Уникальность Kirin 1000 заключается в технологическом процессе, используемом при его производстве – по данным ресурса Korea Herald, Huawei сделала ставку на 5 нанометров. Для сравнения, самые современные чипы Qualcomm и Samsung – 7-нанометровые, а менее крупные вендоры пока не успели освоить и эту технологию. Другими словами, на момент публикации этого материала в мире не существовало ни одного 5-нанометрового процессора.

Kirin 990 и Kirin 990 (5G)

6 сентября 2019 года компания Huawei представила флагманский мобильный процессор Kirin 990 и его 5G версию. Линейка процессоров была создана, чтобы значительно повысить общую производительность, снизить расход энергии, улучшить показатели обработки интеллектуальных задач и фотоснимков, и предложить пользователям мобильных устройств более высокий уровень возможностей и комфорта по сравнению с существующими 4G решениями.

«Kirin 990 (5G) — 5G процессор, который обеспечит полный доступ к широким возможностям высокоскоростной передачи данных на первом этапе широкого внедрения 5G связи. Чтобы соответствовать растущим потребностям пользователей в эпоху 5G, Kirin 990 (5G) был полностью обновлён с точки зрения производительности и энергетической эффективности, интеллектуальных вычислений и обработки изображений», отметил Ричард Ю

Со слов разработчика, процессор Kirin 990 (5G) это 5G процессор, который обеспечивает наиболее компактную реализацию 5G связи на смартфонах. Благодаря передовому технологическому процессу 7 нм+ EUV и интегрированному 5G модему, Kirin 990 получился компактным и энергоэффективным. Kirin 990 (5G) - полночастотный 5G процессор, поддерживающий как неавтономную (NSA), так и автономную (SA) архитектуру 5G сетей, а также полные частотные диапазоны TDD/FDD, что позволяет ему работать во всех типах и режимах сетей нового поколения. Построенный на базе 5G чипа Balong 5000, Kirin 990 (5G) обеспечивает высокие скорости скачивания и закачки: до 2,3 и до 1,25 Гбит/с соответственно.

Как отметили в Huawei, Kirin 990 (5G) — это процессор с интегрированным двухъядерным модулем нейронных вычислений NPU, построенным по архитектуре Da Vinci, которая включает большие и малые ядра NPU. Большие ядра обеспечивают высокую производительность и энергетическую эффективность на ресурсоёмких задачах, а малые берут на себя выполнение небольших задач, что в сумме позволяет организовать максимально быструю обработку самых разнообразных приложений при минимальном расходе заряда батареи.

Согласно заявлению производителя, для снижения расхода энергии центральный процессорный модуль Kirin 990 получил трёхуровневую структуру, которая включает два сверхбольших ядра, два больших ядра и четыре малых ядра с доминирующей частотой до 2,86 ГГц. Кроме того, Kirin 990 оснащается 16-ядерным графическим модулем Mali-G76 и кэшем системного уровня Smart Cache для интеллектуального распределения потоков, который эффективно экономит полосу пропускания, снижая потребление энергии. Для обработки ресурсоёмких видеоигр Kirin 990 (5G) поддерживает усовершенствованную технологию Kirin Gaming+ 2.0, обеспечивающую эффективное взаимодействие ПО и аппаратной инфраструктуры, что позволяет добиться высоких показателей быстродействия и плавности на современных игровых приложениях.

Для улучшения фотографических возможностей смартфонов, Kirin 990 (5G) получил обновлённый модуль ISP 5.0, использующий технологию согласования блоков, 3D-фильтрацию (BM3D) и аппаратную технологию шумоподавления профессионального уровня, что позволят делать более яркие и чёткие снимки в условиях низкой освещённости. Модуль также впервые использует двойное шумоподавление для видео, обеспечивающее более точную обработку картинки в режиме видеосъёмки. Пост-обработка и рендеринг видео в режиме реального времени на основе интеллектуальной сегментации обеспечивают покадровую корректировку цветности для получения видеороликов кинематографического качества.

Как сообщили в Huawei в сентябре 2019 года в продаже появятся обновленные смартфоны Huawei P30 Pro серии Mate на базе процессора Kirin 990.

2018: Kirin 980

31 августа 2018 года компания Huawei представила процессор Kirin 980 — следующий этап развития мобильного искусственного интеллекта. По информации компании, став первым коммерческим чипом, созданным по разработанному Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) 7-нанометровому технологическому процессу, он сочетает в себе производительность, эффективность и оснащен двойным модулем нейронных вычислений.

По словам представителей компании, технологический процесс 7нм, разработанный TSMC, позволяет разместить в Kirin 980 6,9 миллиарда транзисторов на площади 1 кв. см., что в 1,6 раза превосходит возможности процессора предыдущего поколения. По сравнению с 10 нм техпроцессом технология обеспечивает 20% повышение производительности и 40% рост эффективности.

Процессор Kirin 980 стал также чипом, получившим ядра на основе Cortex-A76, на 75% более мощные и на 58% более эффективные чем предыдущее поколение. Подсистема процессора Kirin использует интеллектуальный механизм Flex-scheduling, создающий трехуровневую архитектуру энергоэффективности, которая содержит два высокопроизводительных ядра на основе Cortex-A76, два энергоэффективных на основе Cortex-A76 и четыре наиболее энергоэффективных Cortex-A55. Эта технология поручает срочные и ресурсоёмкие задачи самым производительным ядрам, большим энергоэффективным ядрам распределяет менее сложные действия, а самым экономичным отдаёт простые, рутинные задачи. Работающий на более высоких тактовых частотах по сравнению с предыдущим поколением, Kirin 980 обеспечивает более быструю загрузку приложений, улучшенную многозадачность и комфорт повседневного использования устройств.

Huawei интегрировала в процессор графический модуль Mali-G76, обеспечивающий яркие игровые впечатления. Представленный в Kirin 980, Mali-G76 даёт на 46% более высокую производительность и на 178% более высокую энергоэффективность по сравнению с предыдущим поколением. Mali-G76 получил также инновационную технологию повышения тактовой частоты, которая использует искусственный интеллект для идентификации игровых задач и распределяет ресурсы для оптимальной производительности.

По информации компании, чип Kirin открывает следующий этап развития технологий искусственного интеллекта. Двойной нейронный процессорный модуль повышает эффективность выполнения интеллектуальных задач. Совместная работа двух NPU приводит к более чем двукратному повышению производительности для распознавания изображений. Процессор Kirin 980 способен распознать до 4600 изображений в минуту, что на на 120% больше, по сравнению с предыдущим поколением. Kirin 980 поддерживает общие платформы искусственного интеллекта, такие как Caffee, TensorFlow и Tensorflow Lite, и предлагает набор инструментов, упрощающих разработку решений на устройстве. Это позволяет разработчикам с легкостью использовать весь потенциал двойного нейронного модуля.

Huawei интегрировала в процессор собственную систему стабилизации изображений четвертого поколения. ISP поддерживает многокамерные конфигурации и включает технологию воспроизведения цветов в режиме HDR, которая способна управлять контрастом изображения, подсвечивая объекты в различных частях кадра. Кроме того, Kirin 980 использует решение для улучшенного шумоподавления, которое с высокой точностью удаляет дефекты картинки, не повреждая деталей изображения. Это выражается в более высоком общем качестве снимков, сделанных при низком освещении. Ещё одна функция ISP — отслеживание движения. С ее помощью ISP распознаёт движущиеся объекты с точностью 97,4%, позволяя любому пользователю с легкостью фиксировать динамичные сцены.

Также в Kirin 980 использована технологическая цепочка обработки видеокадров, которая снижает задержку обработки на 33%.

Чтобы обеспечить мобильным устройствам на базе Kirin 980 максимальную скорость работы в беспроводных сетях, Huawei интегрировал в него модем с поддержкой LTE Cat.21 с пиковой скоростью скачивания 1,4 Гбит/с. В дополнение Kirin 980 получил поддержку агрегации несущих частот даже из разных частотных диапазонов. Это дает пользователям свободу выбора операторов сотовой связи и возможность наслаждаться максимальными скоростями передачи данных в любой точке мира.^[3]

2017: Kirin 970

2 сентября 2017 года компания Huawei представила процессор Kirin 970. Он предназначен для смартфонов и планшетов.

Особенность устройства - модуль NPU (Neural Processing Unit), который наделяет устройство поддержкой искусственного интеллекта. Разработчики заявили, что использование NPU помогает устройствам на Kirin 970 "понимать пользователя и поддерживать распознавание изображений в режиме реального времени, голосовое взаимодействие и интеллектуальную съёмку"^[4].

Kirin 970 разработан совместно с дочерней компанией Huawei HiSilicon посредством 10-нм техпроцесса. Процессор содержит восемь вычислительных ядер: четырехъядерный ARM Cortex-A73 с тактовой частотой до 2,4 ГГц и четырехъядерный ARM Cortex-A53 с тактовой частотой до 1,8 ГГц. Видеоподсистема действует на 12-ядерном графическом ускорителе Mali-G72 MP12. Обеспечивается возможность декодирования 4К-видео со скоростью 60 кадр./с и кодирования 4К-видео со скоростью 30 кадр./с.

Производительность NPU ~1,92 Тфлопс при вычислениях с половинной точностью (FP16). В сопроцессоре использована архитектура HiAI. Huawei открыла доступ к возможностям NPU разработчикам сторонних приложений посредством открытой экосистемы ИИ и соответствующих программных настроек.

В составе Kirin 970 действует сдвоенный сигнальный процессор с возможностями захвата движений и обнаружения лиц, четырехуровневым гибридным автофокусом, съемкой движущихся объектов при плохом освещении. В состав процессора включён модем LTE Category 18, который теоретически обеспечивает возможность загрузки информации через сотовую сеть со скоростью до 1,2 Гбит/с.

Поддерживается память LPPDR 4X RAM (1883 МГц), HDR10, сенсор i7, отдельный процессор Security Engine с поддержкой TEE и inSE и звук Hi-Fi.

Примечания