Нові горизонти щільності транзисторів Kirin

Фундаментом нової стратегії розвитку процесорів Kirin стало усвідомлення того, що критичним вузлом сучасних систем на кристалі (SoC) є не стільки обчислювальна потужність як така, скільки енергетичні витрати на переміщення даних між модулями. У типовому чипі до 80% усієї енергії витрачається саме на передачу сигналів, а не на їхню обробку. Саме тут вступає в дію концепція «масштабування тау», що фокусується на часових затримках та скороченні фізичного шляху, який дані мають подолати всередині кристала.

Ключовим інструментом реалізації цього підходу стала технологія LogicFolding. Замість традиційної плоскої компоновки, де блоки з'єднуються довгими горизонтальними зв'язками, Huawei перейшла до багатошарового розміщення. Тепер функціональні блоки, рознесені по різних рівнях, з'єднуються вертикальними каналами з надзвичайно малим кроком — лише 1,5 мкм. У процесорі Kirin 2026 таких вертикальних міжз'єднань налічується близько 50 мільйонів, причому значна частина з них забезпечує блискавичну передачу сигналів.

Такий підхід дозволив збільшити щільність розміщення транзисторів на 55% без необхідності зменшувати розмір самого транзистора. Проте тут виникає фундаментальний інженерний компроміс: скорочення затримок дає можливість або підвищити тактову частоту, або знизити енергоспоживання. Huawei обрала шлях енергоефективності, що є критично важливим для мобільних пристроїв. У результаті продуктивність залишилася на рівні попередників, але енерговитрати впали драматично.

Статистика демонструє вражаючі результати: енергоспоживання нейронного процесора (NPU) знизилося на 66%, графічного ядра (GPU) — на 58%, а центрального процесора (CPU) — на 41%. Особливо показовим є приклад NPU, який забезпечує продуктивність у 29 TOPS, працюючи на частоті, що на 63% нижча, ніж у попереднього покоління. Це стало можливим завдяки зниженню робочої напруги з 0,85 до 0,55 В, що призвело до скорочення щільності потоку енергії на 73%.

Погляд у майбутнє свідчить про те, що компанія має намір розвивати цей вектор і надалі. У майбутньому Kirin 2027 крок вертикальних каналів скоротиться до 1 мкм, а їхня кількість зросте до 100 мільйонів. У довгостроковій перспективі, протягом трьох років, планується досягти кроку в 720 нм та збільшити кількість з'єднань до 200 мільйонів.

Однак шлях до таких показників супроводжується серйозними виробничими викликами. Перехід до гібридних зв'язків вимагає ювелірної точності позиціонування, боротьби з вигином кремнієвих пластин та повної адаптації засобів проєктування (EDA). Реалізація цих завдань може зайняти від трьох до п'яти років. В умовах жорсткого тиску з боку західних партнерів та обмеженого доступу до передових літографічних установок, подібні інновації в компонуванні стають для Huawei єдиним ефективним способом збереження технологічної конкурентоспроможності.