- Huawei hat ein neues Halbleiterdesign zur Lösung von Wärmemanagementproblemen entwickelt.
- Die Transistordichte des neuen Kirin-Chips erhöht sich um 55%.
- Die vertikale Stapeltechnologie reduziert effektiv die Wärmeentwicklung und senkt den Stromverbrauch.
- Diese Technologie hilft chinesischen Chip-Herstellern, die Leistung zu steigern.
Huawei hat ein neues vertikales Stapeldesign für Halbleiter angekündigt, das eines der größten Probleme seiner nächsten Generation von Smartphone-Chips angeht: das Wärmemanagement. Das Unternehmen hat neue Messdaten basierend auf der Tau Scaling Law-Architektur veröffentlicht und behauptet, dass der kommende Kirin-Prozessor bei geringerem Stromverbrauch die Transistordichte erhöht und bei niedrigeren Temperaturen läuft als die Vorgängergeneration. Diese Erkenntnisse sind entscheidend für Huawei, um die Chip-Leistung zu steigern, insbesondere angesichts des begrenzten Zugangs zu fortschrittlichen Halbleiterfertigungsanlagen in China. Die Forschung wurde von He Tingbo, dem Vorsitzenden des Wissenschaftsrats von Huawei und Präsidenten der Halbleitersparte des Unternehmens, geleitet.
Neue Technologie löst Wärmeproblem
Der Fachartikel widerlegt die Bedenken, dass vertikal gestapelte Logikschaltungen zu einem Wärmeproblem führen könnten, das die Anwendung dieser Technologie in Hochleistungs-Mobilprozessoren behindert. Der neue Kirin-Chip weist laut dem Artikel eine um 55% höhere Transistordichte pro Quadratmillimeter im Vergleich zum Kirin 9030 Pro auf und kann bei bestimmten wichtigen Arbeitslasten den Stromverbrauch um bis zu 66% senken. Die vertikale Stapeltechnologie reduziert effektiv die Wärmeentwicklung. Diese Methode basiert auf Huaweis LogicFolding-Architektur, bei der aktive Chip-Schichten vertikal gestapelt werden, anstatt alle Schaltungen in der traditionellen zweidimensionalen Anordnung zu platzieren.
Diese Anordnung verkürzt die Entfernung, die Signale zwischen den Verarbeitungskomponenten zurücklegen müssen. Huawei gibt an, dass dies den Energieverlust von neuronalen Verarbeitungseinheiten, Grafikprozessoren, zentralen Prozessoreinheiten und digitalen Signalprozessoren reduziert, die wichtige Quellen für die Leistungs- und Wärmebelastung von Smartphone-Prozessoren sind.
Wärmemanagement und Leistungssteigerung
Das Unternehmen nutzt außerdem thermisches Management, um die Wärme im Chip effektiver zu verteilen. Laut einem Bericht der Kaiyuan Securities hat Huawei durch die Falttechnik die Leistungsdichte der Quelle gesenkt und die heißesten Module auf Pfade mit besserer Wärmeableitung platziert. Der Hersteller erklärt: "Der neue Chip senkt den Stromverbrauch bei gleichzeitiger Erhöhung der Transistordichte, was ihm erlaubt, flexibel zwischen Funktionsbeschränkungen und Spitzenleistung zu wechseln." Diese Strategie ist besonders wichtig, da sie unter den Einschränkungen des Zugangs zu den fortschrittlichsten Chip-Fertigungswerkzeugen in China entwickelt wurde. Huaweis im Mai vorgestelltes Tau Scaling Law schlägt einen alternativen Weg vor, um die Transistordichte zu erhöhen, ohne auf die neueste EUV-Technologie angewiesen zu sein.
Huawei behauptet, dass LogicFolding letztendlich bis 2031 eine mit dem 1,4-Nanometer-Fertigungsprozess vergleichbare Transistordichte erreichen könnte.
Das Unternehmen hat seit Mai drei Artikel über das Tau Scaling Law veröffentlicht. Ein im Juli veröffentlichter Artikel deutet darauf hin, dass der kommende Smartphone-Prozessor eine um 55% höhere Transistordichte als der Kirin 9030 Pro erreichen könnte. Die neuesten Forschungsergebnisse zeigen auch Huaweis umfassende Fortschritte in der Chip-Verpackung und 3D-Integration. Analysten prognostizieren, dass diese Technologie die Entwicklung neuer Halbleitermaterialien, Verpackungsmethoden und Geräte fördern wird und chinesischen Chip-Herstellern hilft, die Leistung zu steigern, ohne vollständig auf ausländische Fertigungstechnologien angewiesen zu sein.
Zheng Lei, der Chefökonom des Samoyed Cloud Technology Group, beschreibt diese Methode als "aus der Notwendigkeit geboren", aber er sieht noch Raum für Entwicklung. Er erwartet auch, dass der neue Kirin-Prozessor durch diese Methode das Überhitzungsproblem lösen wird.
Wenn sich die behauptete Kombination aus hoher Dichte, niedrigem Stromverbrauch und verbessertem Wärmemanagement in unabhängigen Tests bestätigt, könnte das vertikal integrierte Chip-Design eine wichtigere Methode zur Leistungssteigerung werden, wenn die traditionelle Skalierung schwieriger wird. Die Studie wurde auf der chinesischen Wissenschaftsplattform ChinaXiv veröffentlicht, deren Artikel noch nicht von Fachleuten begutachtet wurden.
Potenzielle Auswirkungen der vertikalen Stapeltechnologie
Huaweis vertikales Stapeldesign für Halbleiter zeigt wichtige Fortschritte im Wärmemanagement und in der Transistordichte, was für die Smartphone-Performance entscheidend ist. Mit der weltweit steigenden Nachfrage nach Hochleistungsprozessoren kann diese Technologie nicht nur die Wettbewerbsfähigkeit der Produkte steigern, sondern auch die Eigenständigkeit Chinas im Bereich der Halbleiter-Innovation fördern. Insbesondere angesichts externer Technologiebeschränkungen könnte diese neue Methode zu einem wichtigen Trend in der zukünftigen Chip-Design-Entwicklung werden und Huawei helfen, seine Wettbewerbsfähigkeit auf dem globalen Markt zu bewahren.