Процессор HiSilicon

HiSilicon — это китайская компания, занимающаяся разработкой интегральных микросхем, в первую очередь однокристальных систем (SoC) и процессоров для мобильных устройств, сетевого оборудования, систем видеонаблюдения и искусственного интеллекта. Является дочерним предприятием корпорации Huawei Technologies Co., Ltd. и одним из крупнейших разработчиков полупроводниковых решений в Китае.

История

Компания была основана в 2004 году как подразделение Huawei по разработке специализированных интегральных схем (ASIC). Первоначально HiSilicon занималась созданием чипов для внутренних нужд материнской компании — в первую очередь для модемов и сетевого оборудования. В 2009 году компания выпустила свой первый процессор для мобильных телефонов — HiSilicon K3V1, который, однако, не получил широкого распространения из-за низкой производительности и проблем с совместимостью.

Значительный прорыв произошёл в 2014 году с выходом серии процессоров Kirin. Модель Kirin 920, построенная на архитектуре big.LITTLE, позволила смартфонам Huawei (в частности, серии Honor 6) конкурировать с флагманскими устройствами других производителей. С этого момента HiSilicon стала одним из ключевых игроков на рынке мобильных SoC.

В 2019 году компания попала под санкции США, что ограничило её доступ к передовым технологиям производства чипов (в частности, к литографическим процессам компании TSMC). Это привело к тому, что выпуск новых процессоров Kirin, начиная с серии Kirin 9000 (2020 год), был фактически остановлен из-за невозможности заказать их производство на мощностях TSMC. В ответ HiSilicon и Huawei начали разрабатывать собственные решения на основе доступных технологических процессов, а также активно использовать возможности китайского производителя полупроводников SMIC.

Продукция и классификация

HiSilicon разрабатывает широкий спектр процессоров, разделённых на несколько линеек, каждая из которых ориентирована на определённый сегмент рынка.

Мобильные процессоры серии Kirin

Это наиболее известная линейка, предназначенная для смартфонов и планшетов. Процессоры Kirin отличаются интеграцией фирменных технологий Huawei, таких как нейронный процессор (NPU) для задач искусственного интеллекта, а также мощным графическим ядром (часто на базе архитектуры Mali от ARM). Примеры:

• Kirin 9000 (2020) — 5-нанометровый флагманский чип, один из самых мощных на момент выхода. Использовался в серии Huawei Mate 40.
• Kirin 990 (2019) — 7-нанометровый процессор, использовавшийся в серии Huawei P40 и Mate 30.
• Kirin 710 (2018) — среднебюджетный процессор, получивший широкое распространение в смартфонах Huawei и Honor.

Процессоры для серверов и центров обработки данных серии Kunpeng

Эти процессоры предназначены для использования в серверных системах, облачных вычислениях и высокопроизводительных вычислениях (HPC). Они построены на архитектуре ARM и конкурируют с решениями Intel Xeon и AMD EPYC. Пример: Kunpeng 920 — 7-нанометровый процессор с 64 ядрами, который используется в серверных платформах Huawei.

Процессоры для искусственного интеллекта серии Ascend

Линейка Ascend включает в себя как ускорители для центров обработки данных (Ascend 910), так и чипы для периферийных устройств (Ascend 310). Они предназначены для выполнения задач машинного обучения и глубокого обучения, таких как распознавание изображений, обработка естественного языка и автономное вождение.

Чипы для сетевого оборудования и телекоммуникаций

HiSilicon разрабатывает процессоры для маршрутизаторов, коммутаторов, базовых станций и другого телекоммуникационного оборудования. Эти чипы, как правило, оптимизированы для высокой пропускной способности, низкой задержки и энергоэффективности. Пример: Balong 5000 — модем 5G, который использовался в ранних устройствах Huawei.

Процессоры для систем видеонаблюдения и IoT

Линейка HiSilicon Hi35xx является одной из самых популярных в мире для IP-камер и видеорегистраторов. Эти чипы обеспечивают высокое качество сжатия видео (H.264/H.265), поддержку высокого разрешения и низкое энергопотребление.

Характеристики и архитектура

Процессоры HiSilicon, как и большинство современных SoC, строятся на архитектуре ARM. Они используют различные комбинации ядер Cortex-A (например, Cortex-A76, Cortex-A55) для достижения баланса между производительностью и энергопотреблением. Ключевые особенности:

• Интеграция NPU (Neural Processing Unit): Начиная с Kirin 970, HiSilicon стала одной из первых компаний, внедривших выделенный нейронный процессор в мобильные SoC. Это позволяет выполнять задачи ИИ (например, распознавание сцен, улучшение фотографий) быстрее и с меньшим энергопотреблением, чем на универсальных ядрах.
• Модемы 5G: Многие процессоры HiSilicon, особенно серии Kirin, имеют встроенные модемы 5G, поддерживающие как Sub-6 GHz, так и миллиметровые волны (mmWave). Модемы Balong также являются одними из лидеров по скорости и эффективности.
• Графическая подсистема: HiSilicon использует графические процессоры (GPU) от ARM (Mali) и, в некоторых случаях, собственные разработки. В последних процессорах (например, Kirin 9000) используется Mali-G78, обеспечивающий высокую производительность в играх и приложениях.
• Технологический процесс: До санкций HiSilicon активно использовала передовые техпроцессы TSMC (7 нм, 5 нм). После введения ограничений компания перешла на менее совершенные, но доступные техпроцессы SMIC (14 нм, 7 нм), что привело к снижению производительности и энергоэффективности по сравнению с конкурентами.

Применение

Процессоры HiSilicon используются в широком спектре устройств:

• Смартфоны и планшеты: Основная сфера применения процессоров Kirin. Устройства брендов Huawei и Honor (до отделения) оснащались этими чипами.
• Серверы и облачные платформы: Процессоры Kunpeng используются в серверных решениях Huawei, а также в облачных сервисах (например, Huawei Cloud).
• Системы видеонаблюдения: Чипы HiSilicon Hi35xx являются стандартом для многих производителей IP-камер, видеорегистраторов и систем безопасности.
• Телекоммуникационное оборудование: Процессоры HiSilicon используются в базовых станциях, маршрутизаторах, коммутаторах и другом сетевом оборудовании Huawei.
• Автомобильная электроника: HiSilicon разрабатывает чипы для систем автономного вождения, информационно-развлекательных систем и управления двигателем.

Критика и ограничения

Основной проблемой HiSilicon является её зависимость от внешних производителей полупроводников, особенно от TSMC. Введение санкций США в 2019 году и последующие ограничения привели к тому, что компания не может производить свои передовые процессоры на современных техпроцессах. Это вынудило Huawei и HiSilicon искать альтернативные пути, включая:

• Переход на техпроцессы SMIC: Китайский производитель SMIC (Semiconductor Manufacturing International Corporation) способен производить чипы по 14-нм и 7-нм технологиям, но их производительность и энергоэффективность уступают решениям TSMC.
• Разработка собственных архитектур: HiSilicon активно работает над созданием собственных ядер и архитектур, чтобы снизить зависимость от ARM, но этот процесс требует времени и значительных ресурсов.
• Использование старых запасов: Компания вынуждена использовать накопленные запасы процессоров, что ограничивает выпуск новых устройств.

Критики также отмечают, что процессоры HiSilicon, особенно в среднем сегменте, часто уступают по производительности решениям Qualcomm и MediaTek, особенно в играх и многозадачности. Кроме того, из-за санкций обновление прошивок и поддержка Android-приложений на устройствах с HiSilicon может быть затруднена.

Интересные факты

• Название «HiSilicon» происходит от «Hi» (от Huawei) и «Silicon» (кремний).
• До санкций HiSilicon входила в десятку крупнейших разработчиков полупроводников в мире по объёму выручки.
• Процессор Kirin 9000 стал первым в мире 5-нанометровым мобильным чипом, выпущенным серийно.
• В 2023 году появились сообщения о том, что HiSilicon разрабатывает новый процессор на основе 7-нм техпроцесса SMIC, который может быть использован в будущих смартфонах Huawei.

Источники

• Официальный сайт HiSilicon (архивные данные).
• Аналитические отчёты IC Insights, Gartner, IDC.
• Материалы пресс-конференций и презентаций Huawei.
• Статьи в профильных изданиях (Tom's Hardware, AnandTech, 3DNews, CNews).
• Документы Министерства торговли США о санкциях.