Mẫn Nhi
Admin xinh gái
Huawei và SMIC vừa tạo ra một bất ngờ lớn khi chip Kirin 9030 có mật độ bóng bán dẫn cực cao, thậm chí vượt qua cả tiến trình 18A của Intel dù chỉ dùng máy quang khắc DUV cũ kỹ. Thế nhưng, đằng sau con số ấn tượng này là những đánh đổi không hề nhỏ về hiệu năng và điện năng tiêu thụ.
Việc không tiếp cận được máy quang khắc EUV tối tân buộc SMIC phải tìm mọi cách tối ưu công nghệ DUV hiện có để cải tiến tiến trình 7nm. Thành quả mới nhất của họ chính là con chip Kirin 9030 trên dòng flagship Mate 80. Khi soi kỹ vào cấu trúc bên trong, giới phân tích đã phát hiện ra những chi tiết vô cùng thú vị về khả năng tối ưu phần cứng của người Trung Quốc, nhưng đi kèm với đó cũng là những thực tế phũ phàng.
Điểm bất ngờ nhất trên Kirin 9030 là khoảng cách giữa các đường dây kim loại (metal pitch) siêu nhỏ, chỉ 32.5nm. Để dễ hình dung, con số này nhỏ hơn khoảng 10% so với mức 36nm trên tiến trình 18A của Intel (dự kiến dùng cho chip Panther Lake).
Thậm chí, mật độ này còn vượt trội hơn cả tiến trình N6 của TSMC (vốn sử dụng công nghệ EUV), ví dụ như con chip Helio G99 của MediaTek có metal pitch lên tới 40nm. Việc SMIC đạt được mật độ bóng bán dẫn cao như vậy bằng tiến trình N+3 (7nm cải tiến) mà không cần EUV là một thành tựu kỹ thuật đáng nể. Họ đã áp dụng các kỹ thuật phức tạp như đa phơi bản (multi-patterning) và tối ưu hóa thiết kế - công nghệ (DTCO) để ép các đường mạch khít lại với nhau nhất có thể.
Các thử nghiệm thực tế cho thấy nhân hiệu năng cao (prime core) của Kirin 9030 chỉ cho sức mạnh và hiệu quả năng lượng ngang ngửa với kiến trúc Cortex-X2 của ARM – vốn đã ra mắt từ năm 2021, tức là đi sau thời đại khoảng 5 năm.
Khi đặt cạnh đối thủ, khoảng cách này càng lộ rõ. Nhân tiết kiệm điện (E-core) của Apple có hiệu năng xử lý số nguyên cao hơn tới 20% so với nhân mạnh nhất của Kirin 9030, nhưng chỉ tiêu thụ vỏn vẹn 1W điện. Trong khi đó, nhân mạnh nhất của chip Huawei ngốn tới 4.5W. Rõ ràng, đường cong điện áp - tần số của Kirin 9030 hoàn toàn thất thế trước các đối thủ sừng sỏ.
Dù vậy, Huawei vẫn có vũ khí bí mật khác là công nghệ đóng gói LogicFolding. Phương pháp xếp chồng chip này được kỳ vọng sẽ giúp rút ngắn đường truyền tín hiệu, tăng mật độ kết nối và cải thiện hiệu năng tổng thể mà không phụ thuộc hoàn toàn vào việc thu nhỏ tiến trình bóng bán dẫn. Đây có lẽ là chìa khóa khả dĩ nhất để chip Kirin duy trì sức cạnh tranh trong những năm tới.
Việc không tiếp cận được máy quang khắc EUV tối tân buộc SMIC phải tìm mọi cách tối ưu công nghệ DUV hiện có để cải tiến tiến trình 7nm. Thành quả mới nhất của họ chính là con chip Kirin 9030 trên dòng flagship Mate 80. Khi soi kỹ vào cấu trúc bên trong, giới phân tích đã phát hiện ra những chi tiết vô cùng thú vị về khả năng tối ưu phần cứng của người Trung Quốc, nhưng đi kèm với đó cũng là những thực tế phũ phàng.
Mật độ bóng bán dẫn hơn cả tiến trình 18A của Intel
Điểm bất ngờ nhất trên Kirin 9030 là khoảng cách giữa các đường dây kim loại (metal pitch) siêu nhỏ, chỉ 32.5nm. Để dễ hình dung, con số này nhỏ hơn khoảng 10% so với mức 36nm trên tiến trình 18A của Intel (dự kiến dùng cho chip Panther Lake).
Thậm chí, mật độ này còn vượt trội hơn cả tiến trình N6 của TSMC (vốn sử dụng công nghệ EUV), ví dụ như con chip Helio G99 của MediaTek có metal pitch lên tới 40nm. Việc SMIC đạt được mật độ bóng bán dẫn cao như vậy bằng tiến trình N+3 (7nm cải tiến) mà không cần EUV là một thành tựu kỹ thuật đáng nể. Họ đã áp dụng các kỹ thuật phức tạp như đa phơi bản (multi-patterning) và tối ưu hóa thiết kế - công nghệ (DTCO) để ép các đường mạch khít lại với nhau nhất có thể.
Đánh đổi hiệu năng lấy mật độ: Thực tế phũ phàng
Tuy nhiên, mật độ bóng bán dẫn dày đặc không đồng nghĩa với hiệu năng mạnh mẽ hay tiết kiệm điện. Để nhồi nhét bóng bán dẫn bằng công nghệ DUV, SMIC và Huawei đã phải đánh đổi rất nhiều về mặt tối ưu điện năng.
Các thử nghiệm thực tế cho thấy nhân hiệu năng cao (prime core) của Kirin 9030 chỉ cho sức mạnh và hiệu quả năng lượng ngang ngửa với kiến trúc Cortex-X2 của ARM – vốn đã ra mắt từ năm 2021, tức là đi sau thời đại khoảng 5 năm.
Khi đặt cạnh đối thủ, khoảng cách này càng lộ rõ. Nhân tiết kiệm điện (E-core) của Apple có hiệu năng xử lý số nguyên cao hơn tới 20% so với nhân mạnh nhất của Kirin 9030, nhưng chỉ tiêu thụ vỏn vẹn 1W điện. Trong khi đó, nhân mạnh nhất của chip Huawei ngốn tới 4.5W. Rõ ràng, đường cong điện áp - tần số của Kirin 9030 hoàn toàn thất thế trước các đối thủ sừng sỏ.
Lối đi nào để thu hẹp khoảng cách?
Với việc TSMC sắp tung ra các dòng chip 2nm thương mại, khoảng cách về công nghệ bán dẫn giữa SMIC và các ông lớn như TSMC, Intel hay Samsung vẫn còn rất xa. Việc lạm dụng đa phơi bản và DTCO trên các dòng Kirin tương lai có thể giúp Huawei tiếp tục dẫn trước về mật độ bóng bán dẫn, nhưng bài toán hiệu năng và nhiệt độ sẽ ngày càng khó giải.Dù vậy, Huawei vẫn có vũ khí bí mật khác là công nghệ đóng gói LogicFolding. Phương pháp xếp chồng chip này được kỳ vọng sẽ giúp rút ngắn đường truyền tín hiệu, tăng mật độ kết nối và cải thiện hiệu năng tổng thể mà không phụ thuộc hoàn toàn vào việc thu nhỏ tiến trình bóng bán dẫn. Đây có lẽ là chìa khóa khả dĩ nhất để chip Kirin duy trì sức cạnh tranh trong những năm tới.
