Teardown zeigt: Huawei Kirin 9050 Pro setzt auf gestapeltes SoC-Design nach 3D V-Cache-Art – mit beeindruckenden Ergebnissen

Geekerwan hat einen Teardown des Huawei Kirin 9050 Pro veröffentlicht, dem SoC im Mate 90 Pro Max. Der Kanal ließ den Chip in einem Labor aufschneiden und rekonstruierte seinen internen Aufbau anschließend in 3D, um zu zeigen, wie Huaweis erster LogicFolding-Chip funktioniert.

Ein konventionelles SoC besteht aus einem Substrat, Metallschichten und einer darüberliegenden Logikschicht. Der Kirin 9050 Pro setzt stattdessen auf zwei übereinandergestapelte Dies, die per Kupfer-zu-Kupfer-Hybrid-Bonding miteinander verbunden sind und dadurch ihre Metallschichten verknüpfen. Der Compute-Die wird mit SMIC N+3 gefertigt, was in etwa eine Stufe besser sein soll als 6-nm-Klasse-Fertigungsprozesse anderer Foundrys. Der zweite Die, auf dem Cache, I/O-Schnittstellen und PLLs untergebracht sind, entsteht mit SMIC N+2, was ungefähr TSMCs N6 entsprechen soll. Weder Huawei noch SMIC haben die Fertigungsprozesse direkt bestätigt.

Strom und Signale gelangen über Through-Silicon Vias (TSVs) zu beiden Dies. Geekerwan zählt rund 80.000 davon, die den Chip mit dem Substrat verbinden. Sie verlaufen durch den unteren Die, um den oberen zu erreichen. Die dafür notwendigen Keep-out-Zonen beanspruchen rund 8 Prozent der nutzbaren Fläche des unteren Dies.

Das Konzept ähnelt AMDs 3D V-Cache, bei dem der Cache auf einem separaten, verbundenen Die sitzt. Hier sind die Verbindungen des Hybrid Bondings allerdings deutlich dichter, wodurch sich der Weg zwischen Recheneinheiten und Cache verkürzen und die Latenz reduzieren sollte.

Huaweis LogicFolding platziert jedoch nicht einfach komplette Blöcke auf dem einen oder anderen Die. Jeder größere Block erstreckt sich über beide Dies, wie auf Kurnals Die-Shot zu erkennen ist. Beim Prime-Core befinden sich die meisten Ausführungseinheiten auf dem oberen Die, während L1- und L2-Cache auf dem unteren Die direkt unterhalb der Load/Store-Einheiten sitzen. Gleiches gilt für GPU, ISP, NPU und Modem. Die kürzeren Verbindungen sollen die Latenz verringern und bei gleicher Taktfrequenz niedrigere Spannungen ermöglichen. Cache, I/O-Schnittstellen und PLLs befinden sich auf dem unteren Die, da sie weniger Wärme erzeugen und weniger empfindlich auf den Fertigungsprozess reagieren. Die Rechenblöcke sitzen hingegen auf dem oberen Die, wo die Wärme besser abgeführt werden kann.

Die NPU stellt das größte Upgrade dar. Ihre kombinierte Fläche auf beiden Dies ist 150 Prozent größer als beim Kirin 9030 Pro. Geekerwan ermittelte einen INT8-Durchsatz von 68 TOPS sowie eine dreimal höhere Prefill-Leistung mit einem Modell mit 3 Milliarden Parametern.

Smartphones mit dem Chip unterstützen ein lokal ausgeführtes Mixture-of-Experts-Modell mit 30 Milliarden Parametern, von denen jeweils 2 Milliarden aktiv sind (30B-A2B). Es übernimmt unter anderem die Offline-Organisation von Fotos sowie Bearbeitungsvorschläge und treibt Huaweis KI-Assistenten an. Für die Bearbeitungen wird es mit einem multimodalen 6B-Modell kombiniert. Zum Vergleich: Apple setzt auf ein lokal ausgeführtes 20B-A4B-Modell. Alle Smartphones mit Kirin 9050 Pro verfügen über 16 GB RAM, sodass Huawei ein größeres Modell im schnellen Arbeitsspeicher vorhalten kann. Die NPU liegt dennoch hinter den neuesten Konkurrenten zurück, weshalb Huawei im Vergleich zu Apples Lösung nur einen kleineren Anteil der Parameter gleichzeitig aktiviert.

In Gaming-Tests übertrifft die Performance des Huawei Mate 90 Pro Max in Genshin Impact laut Geekerwan einige Smartphones mit Snapdragon 8 Elite Gen 5 und liegt nur knapp hinter Geräten mit Snapdragon 8 Elite Extreme Gen 6 und Apple A19 Pro. In Wuthering Waves landet der Chip vor Smartphones mit Dimensity 9500. In Neverness to Everness erreicht er beinahe das Niveau von Geräten mit Dimensity 9500 und Snapdragon 8 Elite, wobei die Android-Geräte mit einer etwas höheren Auflösung arbeiten.

Die Ergebnisse hängen allerdings stark davon ab, ob die Spiele nativ für HarmonyOS portiert wurden. Titel, die über eine Übersetzungsschicht ausgeführt werden, darunter Arknights: Endfield, arbeiten weniger effizient und erreichen niedrigere Bildraten.