🧊 Kirin 2026: выше плотность транзисторов, ниже энергопотребление
В новом Kirin плотность транзисторов выросла с 155 до 238 млн на квадратный миллиметр — на 55% за одно поколение. В материале этот прирост приравнивают ко всему, что за три предыдущих года дал обычный переход на более тонкие техпроцессы. При одинаковой производительности NPU расходует на 66% меньше энергии, чем в плоском предшественнике.
Это не независимый тест готового устройства: цифры взяты из препринта инженера Huawei Хэ Тинбо на ChinaXiv, а пересказывает их ITHome. В работе эффект объясняют не новым витком обычного уменьшения транзисторов, а складыванием логики: части схемы размещают по вертикали, чтобы сигнал проходил меньший путь.
Главный резерв оказался не в транзисторе, а между ними
Обычное масштабирование повышает плотность тем, что уменьшает сами элементы. Huawei, по данным материала, дальше опираться на EUV-литографию не может из-за внешних ограничений и предлагает сокращать другую величину — задержку τ, то есть время, которое сигнал идёт внутри схемы.
LogicFolding разделяет плоскую схему на несколько кремниевых слоёв и соединяет их 3D-гибридным бондингом. Длинные горизонтальные проводники уступают место коротким вертикальным переходам. Для Huawei это этап изготовления устройства на уровне пластины, а не обычная упаковка кристаллов.
Kirin 2026 в материале назван первой мобильной системой-на-кристалле, в которой такую схему применили на практике.
В Kirin 2026 шаг соединений — 1,5 мкм, вертикальных контактов 50 млн.
У Kirin 2027 заявлены шаг 1 мкм и более 100 млн контактов. В пределах трёх лет ожидают шаг верхнего металлического слоя 720 нм.
Экономия возникает при передаче данных: значительная часть энергии уходит на заряд и разряд ёмкости проводников. Короткая трасса допускает более низкое напряжение, а динамическая мощность зависит от его квадрата. Поэтому короткий путь данных экономит энергию дважды: на самих соединениях и за счёт того, что схеме хватает меньшего напряжения.
Равная работа требует заметно меньшей мощности
NPU выдаёт прежние 29 TOPS, но частоту ему снизили на 63%, а напряжение — с 0,85 до 0,55 В. Потребление сократилось на 66%, плотность мощности — на 73%.
В турборежиме тот же NPU выдаёт 70 TOPS — на 141% больше, чем у предшественника. Плотность мощности при этом растёт: запас от коротких соединений можно потратить не только на экономию, но и на скорость вычислений.
При одинаковой производительности GPU расходует на 58% меньше энергии. В турборежиме он выдаёт на 42% больше кадров в секунду, чем Kirin 9030 Pro.
У большого ядра CPU выигрыш скромнее и зависит от нагрузки: при одинаковой производительности оно потребляет на 41% меньше в HNX Mobile Slices и на 23% меньше в Geekbench 6. Материал объясняет это большой долей вычислений, которые идут строго по очереди и не поддаются распараллеливанию.
Складывать можно не всё и не одинаково
DSP показывает, почему одной уменьшенной площади недостаточно. В Kirin 2026 его площадь сократилась на 40%, а общая мощность — только на 25%, поэтому на единицу площади она, наоборот, выросла на 24%.
В Kirin 2027 общая мощность DSP ниже на 47%, а плотность мощности уже лучше, чем у плоской архитектуры. Материал делает из этого вывод: плотность мощности задаёт проектирование, а не сама по себе вертикальная компоновка.
Huawei складывает логику выборочно и учитывает температуру при раскладке. Горячие и холодные участки чередуются, чтобы источники тепла не стояли друг над другом. Тепло расходится по слоям и уходит в стороны; в работе сказано, что температура транзисторов остаётся в безопасном диапазоне.
У последовательных задач CPU меньше возможностей обменять частоту одного ядра на параллельность. Чтобы сложить такое ядро целиком, нужно развить средства автоматизации проектирования и долго его проверять. Kirin 2026 уже вышел на частоту большого ядра 3,1 ГГц; за ближайшие три-пять лет Huawei рассчитывает перешагнуть 5 ГГц — по мере того как улучшается бондинг и растёт число слоёв.
Что это значит
Выигрыш LogicFolding зависит от нагрузки. Чем больше параллельных операций и перемещений данных, тем сильнее эффект: поэтому NPU и GPU выигрывают заметнее CPU. Препринт проводит здесь параллель с законом Амдала, перенесённым на железо: программы и схемы стоит планировать вместе, чтобы задачи чаще уходили множеству мелких параллельных ядер, а последовательной нагрузки на большие оставалось меньше. В этом препринт видит основу совместной настройки системы и техпроцесса.
Плотность транзисторов здесь перестаёт быть достаточным признаком нагрева. Она выросла, но при равной работе NPU потребляет меньше; DSP сильно теряет в площади и всё же в первом поколении получает худшую плотность мощности. Результат задают длина проводников и допустимое напряжение. Не меньше значат доля последовательной логики и расположение горячих участков.
Наконец, τ-масштабирование само по себе не обещает холодный чип. Kirin 2026 показывает два способа потратить один и тот же запас: при равной работе снизить частоту и напряжение либо в турборежиме поднять производительность ценой роста мощности. Подход не отменяет тепловое ограничение, а даёт то, что можно обменивать: запас времени, который даёт складывание, инженер тратит либо на экономию энергии, либо на скорость.