Президент подразделения полупроводников Huawei Хэ Тинбо опубликовала научную статью. Материал вышел на платформе ChinaXiv Китайской академии наук. Работа получила название «Расплавится ли чип Huawei τ?». Автор впервые ответила на критику технологии трёхмерной упаковки чипов. Ответ подкреплён реальными данными серийного процессора.
Согласно статье, чип Kirin 2026 использует технологию LogicFolding, или логическое складывание. Плотность транзисторов выросла с 155 до 238 миллионов на квадратный миллиметр. Прирост составил впечатляющие 55 процентов. Такой скачок сопоставим с результатами трёх лет обычного развития техпроцессов.
При сохранении прежней производительности энергопотребление заметно снизилось по всем блокам. Нейропроцессор NPU стал потреблять на 66 процентов меньше энергии. Графический блок GPU снизил потребление на 58 процентов. Производительные ядра процессора сэкономили 41 процент энергии. При сохранении мощности NPU в 29 TOPS частота снизилась на 63 процента. Напряжение упало с 0,85 до 0,55 вольта. Плотность мощности при этом обвалилась на 73 процента.
По словам Хэ Тинбо, основные потери энергии происходят не в самих транзисторах. Главным источником расхода энергии остаётся передача данных по металлическим дорожкам чипа. Технология LogicFolding складывает плоские схемы в вертикальную структуру. Короткие вертикальные соединения заменяют длинные горизонтальные дорожки внутри чипа. Типичная длина соединений в ядре сократилась примерно на 20 процентов. На критических участках сокращение достигает 70 процентов.
Укорочение дорожек напрямую снижает электрическую ёмкость межсоединений. Такое снижение позволяет дополнительно уменьшить рабочее напряжение схемы. Динамическое энергопотребление пропорционально квадрату напряжения. Именно поэтому эффект от снижения напряжения получается особенно заметным. Количество тактовых буферов в одном из модулей упало с 43,6 до 19 тысяч. Сокращение превысило половину от изначального значения.
В вопросах теплоотвода Huawei применила стратегию тепловой зонированной разводки. Разработчики специально избегали складывания энергоёмких схем друг с другом при проектировании. Такой подход предотвращает соседство сильно греющихся подсистем внутри чипа. Самые горячие модули разместили в местах с лучшим отводом тепла.
Kirin 2026 стал первым мобильным чипом с технологией LogicFolding. Процесс использует гибридное соединение с шагом 1,5 микрона. Такое решение обеспечивает 50 миллионов вертикальных межсоединений. Huawei подчёркивает, что весь выигрыш обеспечила именно архитектура чипа. Компания не применяла никаких новых литографических технологий.
Впрочем, эффект от LogicFolding проявляется не одинаково во всех блоках чипа. Разные вычислительные модули показали заметно различающийся выигрыш от технологии.
Модуль DSP снизил общее энергопотребление на 25 процентов. Однако площадь этого блока одновременно сократилась на 40 процентов. Из-за этого плотность мощности модуля даже выросла на 24 процента. В чипе Kirin 2027 эту проблему уже удалось решить. Производительные ядра процессора получили более скромный выигрыш из-за последовательных вычислений. Их энергопотребление снизилось лишь на упомянутые 41 процент.
