Kirin 9000¶

Kirin 9000 — это однокристальная система (SoC) на базе архитектуры ARM, разработанная компанией HiSilicon (дочернее предприятие Huawei) и представленная в октябре 2020 года. Чипсет предназначался для флагманских смартфонов серии Huawei Mate 40 и стал первым в мире серийным 5-нанометровым процессором для мобильных устройств, выпущенным до выхода аналогичных решений конкурентов (Qualcomm Snapdragon 888 и Samsung Exynos 2100). Kirin 9000 отличался интеграцией 5G-модема, высокой производительностью CPU и GPU, а также стал последним флагманским чипом HiSilicon, произведённым с использованием передовых техпроцессов до введения санкций США.

¶История

¶Разработка и анонс

Разработка Kirin 9000 велась в условиях ужесточения экспортных ограничений со стороны США, введённых в 2019—2020 годах против Huawei. Компания HiSilicon, являющаяся подразделением Huawei, спроектировала чип на основе архитектуры ARM Cortex-A77 и Cortex-A55, а также собственного графического ускорителя Mali-G78. Производство было поручено тайваньской компании TSMC по 5-нанометровому техпроцессу (N5). Официальный анонс состоялся 22 октября 2020 года на презентации серии Huawei Mate 40.

¶Влияние санкций

В мае 2019 года Министерство торговли США внесло Huawei в чёрный список (Entity List), что ограничило доступ компании к американским технологиям и программному обеспечению. В августе 2020 года были введены дополнительные ограничения, запрещающие поставки полупроводников, произведённых с использованием американского оборудования, без специальной лицензии. Это напрямую затронуло TSMC, которая прекратила производство чипов для Huawei после 15 сентября 2020 года. Таким образом, Kirin 9000 стал последним массовым чипсетом HiSilicon, выпущенным по передовому техпроцессу. Запасы готовых SoC позволили Huawei выпускать флагманские смартфоны в течение 2021—2022 годов, но последующие модели (например, Mate 50) перешли на чипы Qualcomm Snapdragon без поддержки 5G.

¶Архитектура и характеристики

¶Процессорные ядра

Kirin 9000 использует 8-ядерную конфигурацию big.LITTLE:

• 1 ядро Cortex-A77 с тактовой частотой до 3,13 ГГц (высокопроизводительное);
• 3 ядра Cortex-A77 с частотой до 2,54 ГГц (баланс производительности и энергопотребления);
• 4 ядра Cortex-A55 с частотой до 2,05 ГГц (энергоэффективные).

Отказ от новейшей на тот момент архитектуры Cortex-X1 (использованной в Snapdragon 888) объясняется стремлением сохранить тепловой пакет и совместимость с существующими решениями.

¶Графический процессор

GPU представлен 24-ядерным ARM Mali-G78 MP24 с частотой до 759 МГц. Это была самая мощная на момент выхода конфигурация Mali-G78, обеспечивающая высокую производительность в играх и графических приложениях. Поддерживаются API Vulkan 1.1, OpenGL ES 3.2 и OpenCL 2.0.

¶Нейронный процессор (NPU)

В состав SoC входит выделенный нейронный процессор Da Vinci третьего поколения, состоящий из двух больших ядер (Big Core) и одного малого (Tiny Core). NPU отвечает за ускорение задач искусственного интеллекта, таких как обработка изображений, распознавание речи и машинное обучение на устройстве. Производительность NPU достигает 4,1 TOPS (триллионов операций в секунду).

¶Модем и связь

Kirin 9000 интегрирует 5G-модем Balong 5000, поддерживающий как суб-6 ГГц, так и миллиметровый диапазон (mmWave). Максимальная скорость загрузки — до 4,6 Гбит/с (в режиме 5G NR), выгрузки — до 2,5 Гбит/с. Поддерживаются стандарты Wi-Fi 6 (802.11ax), Bluetooth 5.2 и NFC.

¶Память и контроллеры

Чипсет поддерживает оперативную память LPDDR5 с частотой до 2750 МГц и встроенную память UFS 3.1. Контроллер дисплея обеспечивает вывод изображения с разрешением до 4K при 60 Гц или QHD+ при 90 Гц.

¶Производительность

¶Синтетические тесты

В бенчмарках Kirin 9000 демонстрировал результаты, сопоставимые с конкурентами:

• AnTuTu 9: около 700 000 баллов (на уровне Snapdragon 888);
• Geekbench 5: одноядерный — около 1000 баллов, многоядерный — около 3700 баллов;
• GFXBench: в тесте Manhattan 3.1 (offscreen) — около 120 кадров/с.

¶Энергопотребление и нагрев

Благодаря 5-нм техпроцессу Kirin 9000 показывал лучшее энергопотребление под нагрузкой по сравнению с 7-нм предшественником Kirin 990. Однако в стресс-тестах (например, длительные игровые сессии) чип мог нагреваться до 45–50 °C, что требовало эффективного охлаждения в корпусе смартфона.

¶Применение

¶Смартфоны

Kirin 9000 устанавливался в следующие модели:

• Huawei Mate 40 Pro (2020);
• Huawei Mate 40 Pro+ (2020);
• Huawei Mate 40 RS Porsche Design (2020);
• Huawei Mate 40 (2020) — версия с пониженной частотой GPU (Mali-G78 MP22);
• Huawei P50 Pro (2021) — версия с 4G-модемом (Kirin 9000 4G).

¶Планшеты

Чип также использовался в планшетах серии Huawei MatePad Pro (2021).

¶Критика и ограничения

¶Отсутствие Cortex-X1

Эксперты отмечали, что Kirin 9000 уступал Snapdragon 888 в одноядерной производительности из-за использования Cortex-A77 вместо Cortex-X1. Однако в многоядерных задачах разница была минимальной.

¶Ограниченная доступность

Из-за санкций объём выпуска Kirin 9000 был ограничен. По оценкам, TSMC изготовила около 8–10 миллионов единиц, что не позволило Huawei конкурировать с Qualcomm и MediaTek на массовом рынке.

¶Отсутствие поддержки mmWave в некоторых регионах

Версии чипа для китайского рынка не поддерживали mmWave, что ограничивало их использование в сетях 5G операторов США и Японии.

¶Интересные факты

• Kirin 9000 стал первым в мире 5-нм мобильным чипсетом, выпущенным серийно. Apple A14 Bionic, также произведённый TSMC по 5-нм техпроцессу, был представлен месяцем ранее, но встраивался только в планшеты iPad Air 4 (сентябрь 2020), а не в смартфоны.
• В 2021 году HiSilicon выпустила упрощённую версию Kirin 9000E, отличающуюся меньшим количеством ядер GPU (Mali-G78 MP22) и NPU (одно большое ядро вместо двух).
• После прекращения сотрудничества с TSMC Huawei не смогла выпустить новые флагманские чипы HiSilicon до 2023 года, когда был представлен Kirin 9000S (7-нм техпроцесс SMIC).

¶Источники

• Официальные пресс-релизы Huawei (2020)
• Аналитические отчёты Counterpoint Research (2020–2021)
• Технические обзоры AnandTech (2020)
• Данные бенчмарков Geekbench и AnTuTu (2020–2021)
• Статьи Reuters и Bloomberg о санкциях США против Huawei (2020)