“遥遥领先”为什么能遥遥领先?华为麒麟kirin9000sfloorplan赏析

启芯硬件 2024-05-06 18:46:55

一、背景

从2019年五月份被制裁算起,沉寂了5年零四个月的华为强势推出了mate60系列手机,完成了华丽的转身,相关负责人余承东更是喊出了遥遥领先的口号,对近年来因为美帝的无端制裁而备受挫折的国内半导体行业倍受鼓舞。

而mate60系列手机大卖,其背后华为自研的CPU芯片麒麟9000s也备受关注。

Kirin9000s 在芯片上面的代号为Hi36A0V120,内部代号则为夏洛特(Charlotte)

二、die shot 布局基本

麒麟9000s的Dieshot布局赏析

1.Floorplan 基本功能分布:

DDR部分:4个channel 的LPDDR5分布在North和South的四个角落,所以很显然是PoP封装,拆机后上面是DDR颗粒,下面是kirin9000s芯片

上半部分:有4个大块,最大两部分是ISP和基带5G集成模块,这得益于消费市场对手机摄影显示功能的强烈需求。其余两个小块是USB和NPU部分。

其中,ISP其理论图像处理速度增加,这代 Mate60pro 实测可以在取景框内就可以 HDR Vivid,以及变焦时丝滑切换,这就是 isp 算力增加带来的

下半部分主要是GPU和CPU部分

2.Dieshot mark分析

Topmark 为6行

lHi36A0

lGFCV120

lJTFQ3T0V1

l2035-CN09

l06

试着解析如下

HiSilicon不用说为:海思半导体

Hi36A0 说明为 Hi36 产品线,A0 说明产品为第十代产品(12   9ABCD…)

V120 中的 1 在其他芯片上则是产品代数

2 一般是设计 gds 版本更改,一般是量产后会慢慢优化,以此来区分版本

0 则是小优化,其余看不出来规律

2035CN 理论上来说是封装日期,可能是20年35周,09 代号 厂封装的

三、die shot 功能模块分析

GPU 部分模块分析

上一代芯片 Mali G78 Mc24 是堆料的典型

Mali G78 基于 Valhall 架构,mc24 则说明了其为 24Core

其 GPU 则是 Core 设计

而这代的 Maliang 则是 Cu 设计

其设计规模与上代略微缩小了一部分

单元划分如图

为 4CU

左右两组 ALU Core,每组 128Alus,总计 2x4x128Alus=1024Alus

频率最高 750Mhz,理论性能为 1536Gflops

中间的则是 GPU L2 Cache,大约为 1MiByte

从其 gpu 的规格上来说

不与常见的 IMG/MALI/Adreno/Rdna/Cuda 相同

我认为这是全新自研的 GPU

CPU 的对比

该处理器 CPU 由 1 个 2.62GHz 核心 + 3 个 2.15GHz 核心 + 4 个 1.53GHz 核心组成,GPU 为全新 Maleoon 910 GPU。如下图

能看到其 CPU Cluster 巨大的面积,相比较上代发生了巨大的变化,如下图

基本工艺对比

从整体效能来看,其实 Kirin 9000S 实际运作表现几乎等同 Qualcomm Snapdragon 888,主因在于维持使用 Armv8 指令集授权、自行研发的泰山核心作为 CPU 大核与中核,小核则是沿用 Arm Cortex-A510,但运作频率最高仅在 2.62GHz

实验室结果表明,kirin9000s工艺中,这种管芯肯定比中芯国际的14nm工艺节点更先进,但比Techinsights观察到的5nm工艺具有更大的临界尺寸(CD)。

在对芯片上的CD进行额外测量后,包括逻辑栅极间距、鳍片间距和下后端(BEOL)金属化间距,分析团队得出结论,芯片具有7nm特性。

四、总结

华为kirin9000s相比于之前设计更为紧凑和高效,减少了功耗和面积,提高了系统的整体性能和稳定性。整体上遵循更高的PPA考量

突破限制:最为重要的意义是突破了美帝对芯片工艺的限制,华为又重新回来到芯片设计领域的巅峰状态,回到了最为重要的消费市场。强烈鼓舞了国内半导体市场的发展,以及国产芯片发展。

性能和效能:Kirin 9000s处理器代表了华为在移动处理器领域的顶级技术水平。采用可能7纳米制程和先进的架构设计,旨在提供出色的性能和效能。

自主芯片设计:Kirin 9000s是华为自家设计的芯片之一,展示了华为在自主芯片设计和制造方面的实力。这对于降低对外部芯片供应的依赖、提高技术创新和确保产品供应链的稳定性具有战略意义。

5G能力:集成了5G调制解调器,为用户提供更快的移动数据速度和更可靠的连接,符合未来通信技术的发展趋势。

综合体验:作为智能手机处理器,Kirin 9000s对于用户体验至关重要。处理器性能的提高直接影响了手机的运行速度、图形处理、多任务处理和电池寿命等方面。

总的来说,kirin9000s的设计和制造无疑是一次极为成功的技术突破,它不仅提高了芯片的整体性能,同时也降低了功耗,提高了系统的稳定性。

基于以上的分析,经过了这次淬炼,我们有充足的理由期待,华为将继续在集成电路设计领域取得更多的突破。

Huawei's Kirin9000s dieshot from kurnal.

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简介:10+年经验硬件工程师,熟悉硬件芯片设计