借助4方面技术,华为有望量产全新麒麟SOC!性能追平最新中端SOC

7月24日下午18点29分,消息一向靠谱的知名博主“数码闲聊站”发布消息称麒麟SOC回归了。

博主“数码闲聊站”发布的消息

如果这条消息靠谱,那么首款复产的全新华为麒麟SOC性能又能达到什么水平呢?

虽然暂无官方消息,但仍可以通过已公布的信息来推测其真实性能。

决定一款手机SOC的性能主要因素包括制程工艺、晶体管性能、SOC架构、操作系统等4方面。鉴于我国在制程工艺上落后最先进水平3代,想要尽快缩小国产SOC同国际同行最新SOC的性能差距,必须同时发力才行。

1、生产工艺有“14纳米制程+2.5D封装”和“N+1”两种可能。

去年7月,有博主通过拆解华为畅享50手机发现,这款手机采用的SOC竟然是神秘的麒麟710AH,采用14纳米制程工艺生产。遗憾的是这款手机SOC并不是全新设计的,可以看作是华为麒麟SOC复产的试水产品。通过老旧产品来验证去A技术14纳米制程工艺的各方面参数与台积电16纳米制程、中芯国际14纳米制程工艺的差别,能否达到理论性能,这么做可以降低风险。

博主拆解畅享50后发展其采用神秘的麒麟710AH SOC

基于去年已有的去A技术14纳米制程工艺,要提升SOC生产工艺就有“14纳米制程工艺+2.5D封装工艺”以及去A技术“N+1”制程工艺两条发展路线可选。

前一种技术路线对14纳米制程工艺良率要求较高,如果良率太低,再加上封装工艺良率,最终成品良率将惨不忍睹,成本将高得吓人,不具备商用价值。采用这种技术生产的SOC可以采取“低频+以晶体管数量换取性能”的方式来提升功耗比。例如7纳米制程工艺功耗墙大概是2.8GHz,14纳米制程工艺功耗墙大概是2.2GHz,为了提升功耗比,将全新设计的14纳米新SOC主频降低至1.8GHz,同时用多30%甚至50%的晶体管数量来达到7纳米SOC的总体性能。随着制程工艺缩微不断逼近物理极限,2.5D甚至3D封装工艺将有望成为发展方向。

后一种技术路线依赖高性能DUVi、各种高性能设备和先进材料,而目前的国际环境导致我国难以获得这些,采用这条技术路线短期内对扩产和提升良率很不利。然而,即便真的采用这条技术路线,也只能勉强接近台积电初代7纳米制程工艺的水准,用来生产全新SOC仍难以同采用台积电4纳米制程工艺的SOC竞争。

某博主称全新麒麟SOC采用2.5D封装工艺

为避免把“鸡蛋”都放在一个篮子,华为可能会采取“两条腿走路”,即上述2种技术路线同事推进。

2、首款全新麒麟SOC有望集成自研的高性能FET晶体管,以达到“曲线救国”的目的。

上述两条量产SOC的技术路线都有不小困难,而且即便能成功,也还是难以追平世界最先进制程工艺。然而,天无绝人之路,虽然我国SOC生产工艺落后,但仍然有补救可能,那就是改进晶体管性能。

每个晶体管的综合性能越高,SOC总体性能也就越高。台积电16纳米至3纳米制程工艺采用的都是FinFET晶体管工艺,其单个晶体管性能提升靠的是单纯缩微晶体管尺寸。既然我们制程工艺大幅度落后于台积电,那么改进晶体管就是最好选择。

据国家知识产权局中国专利公布公告显示,2023年2月3日,华为技术有限公司申请的“鳍式场效应晶体管和制备方法”的发明专利公布。有博主通过绘制示意图告诉公众,华为的晶体管设计专利是中国首个FET结构设计,相较于FinFET以及GAA FET,它的结构可以鳍通道被闸门全包围,时钟频率大了一倍,电阻下降一半,性能或将比GAA强10%。采用这种晶体管工艺,14纳米制程工艺性能甚至有望追平7纳米制程工艺!

某博主绘制的华为自研FinFET晶体管与其他晶体管对比

当然,华为发明的这种新型FET晶体管并不是只是画个图那么简单,如何开发出可以量产的生产工艺才是关键,这需要采用新的半导体材料和新技术才能做到。

鉴于华为最晚在2015年就与台积电合作,派驻精兵强将进驻台积电助其开发先进制程工艺以实现互利共赢,至2020年5月,华为起码积累了5年的先进制程工艺研发经验。再加上华为拥有数量众多的数学家、物理学家和化学家,是完全有可能在3年内开发出全套的新型FET晶体管制备工艺的。因此,本文认为,华为首款全新设计的麒麟SOC将集成华为自研的新型FET晶体管。

3、首款全新麒麟SOC有望应用基于自研“泰山”架构的改进升级版本。

公开报道显示,华为只有ARMv8架构的授权,至今拿不到ARMv9架构的授权。因此,全新的麒麟SOC只能采用自研架构。

2021年4月,华为发布了一款名为麒麟990A的SOC,其CPU大核采用自研的泰山V120Lite架构,小核采用A55架构;NPU则采用达芬奇架构,2个大核1个小核,GPU采用G76架构。

麒麟990A样片及参数

经过2年多迭代改进,华为完全有能力基于泰山架构V120Lite开发出性能更强的SOC架构。

4、针对鸿蒙系统做特别优化,首款全新麒麟SOC有望大幅度降低性能损失幅度。

众所周知,安卓系统因其底层架构问题,导致SOC性能损失较大,造成运行安卓系统的SOC理论性能很强,实际体验却落后苹果A系列芯片至少1代的尴尬局面。

幸好华为早有准备,在2019年就发布了鸿蒙系统。经过多轮迭代,如今鸿蒙系统3.0用户体验非常好,多数华为手机用户体验后赞不绝口,认为流畅性已经大幅度高于安卓系统!事实上,也正是因为鸿蒙系统架构更加先进,运行鸿蒙系统的SOC性能损失更小,SOC运行自然更加流畅,再加上华为可以做针对性优化,很多安装鸿蒙系统的华为手机用了4年都没有卡顿迹象,也造就了大批华为Mate20、P30“钉子户”。

7月25日,微博账号“定焦数码”称新麒麟性能介于高通骁龙778G与骁龙8+之间。虽然这消息不是官方信息,但通过上述分析,本文认为首款全新麒麟SOC的性能确实有可能做到这种水平,但功耗比可能还是落后。

博主“定焦数码”发布的消息

综上所述,尽管我国制程工艺落后最先进水平3代,但华为通过改进晶体管性能、应用自研SOC架构、通过鸿蒙系统做针对性优化的多种措施,仍然有可能大幅度缩小制程工艺巨大差距带来的性能差距,量产媲美最新生产的高通中端SOC!

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页面更新:2024-02-24

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