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

2023-09-23 13:55:22 王者荣耀电竞赛事平台

  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”公布消息称麒麟SOC回归了。

  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?

  决定一款手机SOC的性能重要的因素包括制程工艺、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领先水平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。

  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,这么做能够更好的降低风险。

  基于去年已有的去A技术14纳米制程工艺,要提升SOC生产的基本工艺就有“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。

  前一种技术路线纳米制程工艺良率要求比较高,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能采用“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。

  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、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,

  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!

  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的基本工艺才是关键,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,是完全有可能是在3年内开发出全套的新型FET晶体管制备工艺的。

  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。

  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。

  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使用者真实的体验非常好,多数华为手机使用者真实的体验后赞不绝口,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。

  综上所述,尽管我国制程工艺落后最领先水平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!