Huawei stapelt chiplagen om meer uit de Kirin 9050 Pro te halen

De opvallendste keuze in Huawei’s Kirin 9050 Pro is niet alleen een kleinere transistor, maar een andere manier om de chip op te bouwen: twee actieve siliciumlagen worden op elkaar gestapeld. Demontages van Geekerwan en beelden die aan Kurnal Insights worden toegeschreven, laten een laag zien die vooral op rekenwerk is gericht en een tweede laag met onder meer SRAM en cache. Zo kan de effectieve dichtheid toenemen en kunnen bepaalde verbindingen korter worden. De gerapporteerde cijfers bewijzen echter niet dat de chip met een toonaangevend transistorproces wordt gemaakt.31113

Wat de demontages laten zien

De twee dies lijken ongeveer even groot: 11,13 × 10,84 mm, oftewel circa 120,65 mm² per die. Volgens de berichtgeving bevat de ene laag vooral rekenlogica. De andere is gericht op SRAM en cache en bevat ook functies zoals I/O en klokschakelingen.111315

De lagen zijn met de voorkanten naar elkaar toe verbonden via koper-op-koper-hybrid bonding. De gerapporteerde verbindingsafstand — de pitch — is ongeveer 1,5 micrometer. Daardoor kunnen er op korte afstand veel verticale verbindingen tussen de dies lopen.1315

In de berichtgeving worden ook ongeveer 50 miljoen verticale verbindingen en circa 80.000 through-silicon vias (TSV’s) genoemd. Dat zijn verschillende soorten verbindingen: de aantallen zijn dus niet bij elkaar op te tellen en betekenen niet hetzelfde. Ook lopen de beschrijvingen uiteen over de routering van de TSV’s. De cijfers zijn daarom het best te lezen als afzonderlijk gerapporteerde tellingen, niet als een volledig bevestigde kaart van alle verbindingen.13515

Procesinschattingen en de dichtheidsclaim

Demontageverslaggeving leidt af dat de rekenlaag op SMIC’s N+3-proces is gemaakt en de laag met SRAM op N+2. Dat zijn inschattingen uit berichtgeving, geen definitieve bevestiging van het productieproces van beide lagen.1115

Huawei geeft voor de effectieve dichtheid ongeveer 238 miljoen transistors per vierkante millimeter op, tegenover circa 155 miljoen voor de referentie waarmee het bedrijf vergelijkt. Dat is een stijging van ongeveer 54%. Het cijfer beschrijft het gerapporteerde voordeel van de gestapelde opbouw; het betekent niet dat elke afzonderlijke die door een kleiner proces op zichzelf zoveel dichter is geworden.1211

Stroomverbruik en benchmarks: claims met kanttekeningen

Huawei zegt dat het stroomverbruik bij gelijke prestaties 41% lager is voor de CPU, 58% voor de GPU en 66% voor de NPU. Dit zijn cijfers van het bedrijf, niet metingen die de demontage zelf heeft vastgesteld. Bij de introductie werd gemeld dat de claims niet onafhankelijk waren gecontroleerd.1248

Ook de benchmarkresultaten vragen om nuance. Volgens berichtgeving over onderzoek van Bernstein presteerde de Kirin 9050 Pro in sommige Geekbench 6-tests voor meerdere processorkernen beter dan Apple’s A17 Pro, maar bleef hij in de vergelijking achter bij de nieuwere A20 Pro. Dat wijst op vooruitgang in specifieke tests, niet op een algemene overwinning op andere chips of in alle benchmarks.49

De Kirin 9050 Pro wordt volgens berichten gebruikt in de duurdere Mate 90-modellen. LogicFolding is daarmee een ontwerp dat in commerciële telefoons terechtkomt, en niet alleen een voorgestelde chiparchitectuur.6

De mogelijkheden én grenzen van stapelen

Door lagen te stapelen kan Huawei de effectieve dichtheid verhogen zonder volledig afhankelijk te zijn van kleinere procesnodes. Ook kunnen reken- en geheugendelen op verschillende processen worden gemaakt en kunnen sommige dataverbindingen korter worden.711

Daar staat extra integratiecomplexiteit tegenover: twee actieve dies moeten worden geproduceerd en met zeer fijne verbindingen nauwkeurig aan elkaar worden gehecht. De beschikbare berichtgeving stelt geen productieopbrengst, kosten of thermische prestaties vast; over die praktische gevolgen blijft dus onzekerheid bestaan. Bovendien maakt stapelen een transistor uit een ouder proces niet gelijkwaardig aan een transistor uit een geavanceerd proces.

In de context van Amerikaanse exportbeperkingen is LogicFolding daarom het best te zien als een manier om bepaalde beperkingen van procesverkleining op te vangen — niet als bewijs dat Huawei dezelfde procesnodes beheerst als de koplopers of over een volledig onafhankelijke toeleveringsketen beschikt. Volgens berichtgeving is die toeleveringsketen niet openbaar gemaakt.19