Huawei нашла способ решить одну из главных проблем чипов для смартфонов будущего — перегрев. Компания представила архитектуру с вертикальным расположением элементов кристалла, основанную на законе тау-масштабирования. В новом чипе Kirin, по заявлениям Huawei, приходится на 55% больше транзисторов на квадратный миллиметр, чем Kirin 9030 Pro, при этом потребляет до 66% меньше энергии на ряде ключевых задач и работает при более низкой температуре. Для Huawei это особенно ценно: компания пытается наращивать производительность чипов в условиях, когда доступ Китая к передовому оборудованию для их производства сильно ограничен.
Вертикаль вместо плоскости
Идея опирается на архитектуру Huawei LogicFolding: активные слои чипа располагаются не в одной плоскости, как обычно, а вертикально — друг над другом. Это сокращает расстояние, которое сигналы проходят между компонентами. Меньше расстояние — меньше потери энергии в нейронных, графических и центральных процессорах, а именно они вносят основной вклад в нагрев и энергопотребление.
Дополнительно Huawei применила термопланирование: теплонагруженные модули разместили там, где тепло отводится легче. По данным Kaiyuan Securities, компания снизила удельную мощность источника за счёт грамотной компоновки. В брокерской компании отмечают: новый чип снижает энергопотребление, увеличивая плотность транзисторов, и позволяет гибко балансировать между экономичным режимом и пиковой производительностью.
Исследование провела Хэ Тинбо — председатель комитета учёных Huawei и президент подразделения полупроводниковых технологий. В статье прямо опровергается опасение, что вертикальное расположение логических схем приведёт к «тепловому узкому месту», которое сделает технологию непригодной для высокопроизводительных мобильных процессоров.
Обходной путь без EUV-литографии
Подход Huawei важен не только технически, но и стратегически. Представленный в мае закон тау-масштабирования предлагает альтернативный путь увеличения плотности транзисторов — без reliance на передовую экстремальную ультрафиолетовую (EUV) литографию, доступ к которой для Китая закрыт. Huawei заявляет, что к 2031 году технология LogicFolding может обеспечить плотность транзисторов, сопоставимую с 1,4-нанометровым производственным процессом.
С мая компания опубликовала уже три статьи на эту тему. Последние данные также указывают на масштабную работу в области корпусирования микросхем и трёхмерной интеграции. Аналитики ожидают, что технология стимулирует разработку новых материалов, методов корпусирования и оборудования, которые помогут китайским производителям чипов повышать производительность, не опираясь полностью на зарубежные технологии.
Чжэн Лэй, главный экономист Samoyed Cloud Technology Group, называет подход «вынужденной мерой», но признаёт серьёзный потенциал для развития и ожидает, что новый Kirin действительно решит проблему перегрева.
Если заявленные результаты — выше плотность, ниже энергопотребление, лучше охлаждение — подтвердятся независимыми испытаниями, вертикально интегрированные чипы могут стать важным способом повышения производительности в мире, где традиционное масштабирование заходит в тупик. Исследование опубликовано на ChinaXiv — платформе для научных статей, ещё не прошедших рецензирование.