تراشه پرچمدار Kirin 990 5G و قابلیت‌های منحصر به فردش را بشناسیم

تراشه HiSilicon Kirin 990 5G محصولی بر پایه معماری ARM است که در دسته تراشه‌های رده‌بالا برای گوشی‌های هوشمند و تبلت‌های پرچمدار قرار می‌گیرد. این تراشه با معرفی گوشی هوشمند Huawei Mate 30 Pro در اواخر سال ۲۰۱۹ میلادی، رونمایی شد. چیپست پرچمدار هوآوی، هشت هسته پردازشی را در سه سطح در خود جا داده است.

بخش اول با عملکرد بالا حاوی دو هسته پردازشی Cortex-A76 با فرکانس کاری تا ۲.۸۶ گیگاهرتز است. بخش میان رده دو هسته پردازشی Cortex-A76 با فرکانس کاری تا ۲.۳۶ گیگاهرتز دارد. بخش سوم با تمرکز روی مصرف بهینه انرژی طراحی شده و چهار هسته پردازشی ARM Cortex-A55 تا فرکانس کاری ۱.۹۵ گیگاهرتز دارد. در حالی که پردازشگر عصبی (۱+۲ هسته) هم روی پردازش‌های مربوط به هوش مصنوعی تمرکز کرده‌ و پردازشگر گرافیکی نیز از نوع ARM Mali-G76 با فرکانس کاری تا ۷۰۰ مگاهرتز است.

نسخه 5G تراشه HiSilicon Kirin 990، مودم Balong 5G را در خود جای داده است. این پردازنده بر پایه فناوری ۷ نانومتری (7FF+ EUV) تولید شده است.

در سه سال گذشته، هوآوی نسل جدید تراشه‌های ویژه دستگاه‌های الکترونیکی همراه را در نمایشگاه فناوری IFA برلین معرفی می‌کرد. در هر رونمایی، هوآوی از محصولی ارتقا یافته رونمایی کرده که از جدیدترین فناوری پردازش، مدرن‌ترین طراحی ویژه هسته‌های پردازشی و در نهایت، به‌روزترین گزینه‌های ارتباطی استفاده می‌کند. تراشه‌های Kirin جدید در جدیدترین گوشی‌های هوشمند هوآوی استفاده می‌شوند و تراشه‌های Kirin 990 هم از این قاعده پیروی می‌کنند.

از آنجایی که شرکت‌های فعال در حوزه صنایع مخابراتی و ارتباطی در حال آماده‌سازی و سرمایه‌گذاری روی شبکه ارتباطی نسل پنجم هستند، هوآوی با معرفی HiSilicon Kirin 990 5G محصولی را آماده کرده تا امکان استفاده گوشی‌های هوشمند از این شبکه ارتباطی را فراهم کند.

این محصول با پشتیبانی از شبکه‌های Sub-6GHz 5G در هر دو معماری SA و NSA تراشه‌ای نوآورانه به حساب می‌آید. هوآوی با استفاده از جدیدترین فناوری ۷ نانومتری TSMC امکان تولید محصولی با ابعاد کوچک‌تر را فراهم کرده است. درنظر داشته باشیم که تا به امروز هیچ یک از شرکت‌های رقیب نتوانسته‌اند تراشه‌ای پرچمدار با ساختار یکپارچه مانند HiSilicon Kirin 990 5G را تولید کنند.

جزئیات طراحی و ساخت

یکی از نکات کلیدی HiSilicon Kirin 990 5G استفاده از فرایند تولید 7FF+ EUV است که امکان تولید تراشه‌ای با ابعاد کوچک‌تر را ایجاد کرده است. آن‌طور که اعلام شده این تراشه، ۱۰۰ میلی‌متر مربع مساحت دارد که البته در مقایسه با تراشه ۷۴.۱۳ میلی‌متر مربعی Kirin 980 (تولید شده برپایه فرایند ۷ نانومتری TSMC) و 96.72 میلی‌متر مربعی Kirin 970 (تولید شده برپایه فرایند ۱۰ نانومتری TSMC) بزرگ‌تر بوده و حجیم‌ترین تراشه موبایلی هوآوی تا به اینجای کار به حساب می‌آید. این ابعاد در مقایسه با تراشه HiSilicon Kirin 990 4G قرار می‌گیرد که مساحتی در حدود ۹۰ میلی‌متر مربع دارد. تعداد ترانزیستورهای HiSilicon Kirin 990 5G به ۱۰.۳ میلیارد می‌رسد. در حالی که در مدل 4G تعداد حدود ۸ میلیارد ترانزیستور استفاده شده است.

پردازنده

پیکر‌بندی پایه پردازنده هر دو مدل 4G و 5G تراشهHiSilicon Kirin 990 یکسان است. در قالب این پیکر‌بندی دو هسته فرکانس بالای A76 در کنار دو هسته با فرکانس سطح متوسط A76 و چهار هسته متمرکز روی مصرف انرژی از نوع A55 قرار گرفته و تنها تفاوت‌های جزئی در بحث مصرف توان و فرکانس وجود دارد که تفاوت کم فرکانس، به دلیل اختلاف ناشی از فرایندهای تولید است.

در خصوص حافظه Cache (کش) هم هر چهار هسته A76 کشی از نوع 512Kb L2 دارند و برای هسته‌های A55 هم ۱۲۸ کیلوبایت حافظه کش استفاده شده، البته هوآوی بهینه‌سازی‌هایی را هم در بحث سیستم کش انجام داده است تا تاخیر حافظه را بهبود دهد. مسئولان این شرکت به ذکر این نکته اکتفا کرده‌اند که از راهکاری با عنوان Smart Cache یا همان کش هوشمند استفاده شده تا نه‌تنها به GPU بلکه به CPU و NPU هم تا حد امکان کمک شود.

گرافیک

در بحث پردازش گرافیکی HiSilicon Kirin 990 5G از پردازنده گرافیکی ۱۶ هسته‌ای Mali-G76 استفاده کرده که در مقایسه با مدل ۱۰ هسته‌ای Mali-G76 در Kirin 980 پیشرفت چشمگیری به حساب می‌آید. از آن جایی که هوآوی از طراحی ۱۰ هسته‌ای با فرکانس ۷۵۰ مگاهرتز به سمت طراحی ۱۶ هسته‌ای با فرکانس ۶۰۰ مگاهرتز حرکت کردهً شاهد بهبود عملکرد خواهیم بود.

واحد پردازش عصبی

جدا از ادغام مودم 5G بزرگ‌ترین تغییر در HiSilicon Kirin 990 5G به‌کارگیری NPU یا همان واحد پردازش عصبی به شکل جدید است.

در سخت‌افزار Kirin 970 و Kirin 980، هوآوی از لایسنس طراحی سخت‌افزاری Camricon Technologies در بخش یادگیری ماشینی استفاده کرده بود. در حالی که در Kirin 990 هوآوی به یکی از پیشتازهای فناوری در این بخش تبدیل شده و از طراحی Da Vinci که توسط متخصصان این شرکت توسعه یافته، استفاده کرده است. معماری داوینچی هوآوی دو ویژگی مخصوص دارد که در بحث به‌کارگیری الگوریتم‌های یادگیری ماشینی، موثر هستند.

مودم Balong

HiSilicon Kirin 990 5G اولین مودم با باند فرکانسی کامل است که از دو معماری NSA و SA پشتیبانی می‌کند. به گفته متخصصان هوآوی سرعت این مودم در بخش دانلود به 2.3Gbps و در بخش آپلود به 1.25Gbps می‌رسد. طراحی این مودم به نحوی است که امکان اتصال هم‌زمان به شبکه‌های 5G و 4G را فراهم می‌کند تا در نواحی با پوشش سیگنال ضعیف هم کاربران مشکلی نداشته باشند.

عملکرد

آن‌طور که هوآوی اعلام کرده در بحث Single Thread شاهد افزایش ۹ درصدی میزان عملکرد در HiSilicon Kirin 990 5G در مقایسه با HiSilicon Kirin 980 هستیم. این بهبود عملکرد در بخش Multi Thread به ۱۰ درصد می‌رسد. به گفته هوآوی هسته‌های پردازشی سطح بالا، ۱۲ درصد بهبود مصرف انرژی در مقایسه با نسل قبلی خواهند داشت و این بهبود عملکرد برای هسته‌های سطح پایین‌تر، ۱۵ درصد خواهد بود.

در بحث پردازش گرافیکی، اسلایدهای مراسم رونمایی خبر از بالاتر بودن ۶ درصدی میزان عملکرد این پردازنده در مقایسه با Snapdragon 855 می‌دهد. در بحث Smart Cache نیز افزایش ۱۵ درصدی پهنای باند GPU-to-DDR و کاهش ۱۲ درصدی میزان مصرف انرژی DDR را خواهیم دید.

انتظار می‌رود تراشه HiSilicon Kirin 990 5G در طیف قابل توجهی از گوشی‌های هوشمند رده‌بالای هوآوی در سال ۲۰۲۰ میلادی استفاده شود.