文/觀察者網(wǎng) 呂棟
“在不享受縮微紅利、且光刻機臺受限的情況下,我們怎么樣才能維持每一兩年給客戶提供更好產(chǎn)品的承諾呢?”5月25日,華為董事、半導(dǎo)體業(yè)務(wù)部總裁何庭波站在ISCAS 2026的演講臺上說道。
臺下坐著全球最頂尖的電路與系統(tǒng)專家,他們中的大多數(shù)人過去幾十年都在同一套規(guī)則下工作——那套規(guī)則叫摩爾定律。而當何庭波用平靜的語氣說出“幾何縮微的時代正在結(jié)束”時,幾乎沒有人提出異議。這不是一個激進的判斷,而是行業(yè)公認已久的現(xiàn)實。
真正值得關(guān)注的是:華為提出了一條新路——韜(τ)定律。“空間和時間本來就是一體兩面的。而失去了幾何縮微能力并不意味著我們也失去了時間微縮能力。我們由此提出,應(yīng)該把關(guān)注焦點從幾何尺度的縮微轉(zhuǎn)移到時間尺度的縮微,把時間縮微作為電子系統(tǒng)演進的新綱領(lǐng)。”何庭波說道。
這是中國在全球半導(dǎo)體領(lǐng)域首次提出指導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新原則。
消息一經(jīng)公布,輿論迅速沸騰。“華為掀翻摩爾定律”、“華為終結(jié)摩爾定律”之類的標題刷屏。但如果仔細讀何庭波的論文原文,會發(fā)現(xiàn)一個更準確的事實,華為的目標從來不是掀翻桌子,而是在桌子在搖晃的時候,找到一種讓所有人繼續(xù)坐穩(wěn)的方式。
就像何庭波所說,在τ為中心的思想下,我們找到了新路徑。而要把這條路徑徹底打通,還需要整個行業(yè)的共同努力。
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華為麒麟芯片
掀翻摩爾定律,不是華為的目標
要理解韜定律到底在說什么,得先搞清楚摩爾定律的本質(zhì)。
戈登·摩爾在1965年提出的那個觀察,后來被提煉成“每18到24個月晶體管數(shù)量翻一番”。但這條“定律”從來不是物理學(xué)意義上的必然,它更像一份行業(yè)契約:所有人按照這個節(jié)奏研發(fā)、投資、建廠,于是預(yù)言自我實現(xiàn)。
真正支撐這個節(jié)奏的,是登納德縮放定律——晶體管縮小后功耗密度保持不變。兩條定律疊在一起,構(gòu)成了信息工業(yè)半個世紀的底層信仰:每一代用更低的成本造更多的晶體管。
但登納德縮放在2005年前后率先失效。進入個位數(shù)納米時代后,每一步縮微都是指數(shù)級的成本和難度提升。一座3納米晶圓廠的建設(shè)成本百億美元起步,全球玩得起的玩家屈指可數(shù)。更重要的是,7納米之后,純粹靠尺寸縮小帶來的收益已經(jīng)趨于平緩。
這不是華為一個人的判斷。
臺積電、英偉達、AMD、SK海力士,整個行業(yè)都在同一個方向上摸索了將近十年。英偉達花十年砸出來的NVLink,解決的是芯片間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間;臺積電的CoWoS和3D封裝,解決的是電路層和芯片層的時間;SK海力士的HBM,解決的是存儲與計算之間的時間。每家公司都在從自己的角度壓縮時間,只是之前沒人把這些努力放在同一個坐標系下。
韜定律做的,恰恰是把這個坐標系立了起來。
何庭波把時間常數(shù)τ拆成了四層:晶體管層、電路層、芯片層、系統(tǒng)層。每一層都有不同的辦法壓縮信號傳播時間。這聽起來很技術(shù),但本質(zhì)邏輯并不復(fù)雜:既然縮小晶體管越來越難,那就想辦法讓信號跑得更快。
導(dǎo)線有阻力,越長阻力越大,信號越慢。如果把關(guān)鍵路徑上的物理距離縮短,或者把電路從平面折疊成多層,信號就能少跑路、少排隊。
以華為的麒麟手機芯片為例,在引入邏輯折疊之前,華為用了三年時間,才把晶體管密度從126 MTr/mm2推到155 MTr/mm2;而在2026年,邏輯折疊一步就將這個數(shù)字帶到了238MTr/mm2。“2026年秋冬季,我們將帶來驚喜。不是飽和,不是延續(xù),而是階躍式的提升!”何庭波說道。
制程工藝沒有大幅提升,但晶體管密度提升了50%。從這個角度看,韜定律不是在“取代”摩爾定律,而是在摩爾定律趨緩甚至失效的地帶,用系統(tǒng)能力給它“續(xù)命”。
臺積電的先進制程仍有不可替代的價值,但韜定律把它從唯一的選擇變成了多條路徑當中的一條。過去量空間,現(xiàn)在量時間,聽起來只是換了個單位,但上一次半導(dǎo)體行業(yè)更換度量衡,還是1965年。
華為提出方向,需要全產(chǎn)業(yè)鏈潤色
韜定律之所以出自華為,而不是同樣在探索這條路的英偉達或臺積電,有其必然性。
先進光刻設(shè)備受限,讓華為比別人更早、更迫切地面對一個問題:如果制程縮微成為障礙,如何通過工程設(shè)計來達到同樣的效率目標?這聽起來是個劣勢,但恰好是通信出身的華為的優(yōu)勢領(lǐng)域。從程控交換機到5G基站,華為幾十年積累的核心能力之一,正是把大量分散的節(jié)點組織成一個協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)的系統(tǒng)。
當AI時代的數(shù)據(jù)中心越來越像一個超大型通信網(wǎng)絡(luò),華為的長板突然有了新的戰(zhàn)略價值。
麒麟2026的邏輯折疊是一個具體的例子。傳統(tǒng)芯片電路鋪在一個平面上,信號左右繞行,走線越長越慢。邏輯折疊把電路從一層展開成兩層,像把一張紙對折,原本要橫著跑很遠的信號路徑,折疊后縱向直通。數(shù)據(jù)的傳輸距離更短、供電更穩(wěn)定,數(shù)據(jù)通路的面積減少了超過60%。
在系統(tǒng)層面,華為做了更激進的事。靈衢總線用統(tǒng)一協(xié)議替代了AI集群中層層疊疊的通信協(xié)議棧,系統(tǒng)通信延遲從幾十微秒降到約100納秒,降了近500倍。Hi-ONE光互連引擎用光替代銅傳輸數(shù)據(jù),單模塊帶寬8Tb/s,傳輸距離從不到1米擴展到100米。Atlas 960 SuperPod用靈衢把15488張昇騰卡連成一個超節(jié)點,讓幾萬張卡像一臺機器一樣協(xié)同工作。
但這里有一個必須指出的邊界:華為的方案再精巧,也有自己的天花板。邏輯折疊需要極致的混合鍵合工藝,鍵合間距要縮到2微米以下;光互連需要高密度的硅光子器件;整個系統(tǒng)需要先進的封裝能力來支撐。這些都不是華為一家能獨立完成的。
“韜定律”的四層優(yōu)化體系,每一層分屬不同的產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)。晶體管層依賴代工廠的工藝能力,電路層需要EDA工具鏈的全面重構(gòu),芯片層考驗的是設(shè)計方法論,系統(tǒng)層則離不開光模塊、封裝、存儲等供應(yīng)鏈的配合。華為提出了方向,畫出了藍圖,但藍圖上的每一筆,還需要整個產(chǎn)業(yè)鏈來填色。
韜定律,是華為的一份產(chǎn)業(yè)邀請
韜定律發(fā)布當天,何庭波的論文在中國科學(xué)院科技論文預(yù)發(fā)布平臺公布。她在論文中寫了一句有分量的話:“τ縮放是自登納德定律以來,第一個在整個計算棧中建立共享優(yōu)化目標的縮放原則。”
這句話的潛臺詞是:以前產(chǎn)業(yè)鏈各干各的,做代工的只管把晶體管做小,畫電路的只管布線,寫軟件的只管寫代碼,大家語言不通。現(xiàn)在,“τ定律”把所有人拉到同一個賬本前,全部用時間單位來算賬。工藝專家省下的5皮秒,和架構(gòu)師省下的5皮秒,在總賬本里的權(quán)重一模一樣。
這聽起來很美好,但要真正落地,這條路上還有非常多的挑戰(zhàn)。
最難的骨頭是EDA工具鏈。以往設(shè)計芯片的軟件工具都是在二維孤島下運行的,團隊A負責(zé)平面布線,畫完交給團隊B,最后交給團隊C去算散熱。到了三層、四層折疊的時代,這種串行的工作方式行不通了。工程師在軟件里畫下第一筆電路時,軟件就得在三維空間里同時計算電學(xué)、熱學(xué)和算法約束。目前,這樣的工具鏈幾乎是從零開始。
熱管理是另一個被低估的挑戰(zhàn)。把多層芯片疊在一起,單位體積的發(fā)熱量會急劇上升。何庭波在演講中表示,熱壓力同樣涵蓋器件、電路、芯片和系統(tǒng),從毫瓦到吉瓦,橫跨12個數(shù)量級。華為開發(fā)了片內(nèi)高密電容來應(yīng)對瞬態(tài)電流沖擊,但更根本的散熱方案,需要材料、封裝、散熱器等整個上游鏈條的共同突破。
還有標準和生態(tài)的問題。英偉達的CUDA生態(tài)用了十幾年才建成,臺積電的先進封裝也是多年積累的結(jié)果。華為的靈衢總線和邏輯折疊要成為行業(yè)標準,需要的不只是自己的技術(shù)實力,更是整個產(chǎn)業(yè)生態(tài)的接受和適配。
何庭波在論文最后寫了一段話,很多人可能無意中忽略了:“大量開放問題,無單一組織可獨立解決——工具鏈、標準、基準、器件物理、經(jīng)濟模型均需跨界協(xié)作。本文既是一線實踐報告,也是產(chǎn)業(yè)邀請。”
華為吹響了換道突圍的沖鋒號,這無疑是非常好的。但從產(chǎn)業(yè)發(fā)展來說,還有很多實際的技術(shù)難關(guān)需要去攻克、去優(yōu)化。換條路走沒有錯,但面對這條沒人走過的前路上的荊棘,更需要勇氣和耐心。
這既給了我們現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)鏈一個新的機會,同樣也給了新的挑戰(zhàn)。如果整個行業(yè)耐得住寂寞,大家一起齊心協(xié)力,抱團前行,那么也許不用到2031年,等效1.4納米的目標就能實現(xiàn)。
過去六十年,半導(dǎo)體行業(yè)的競爭核心是誰先做到下一個納米。這個賽點決定了幾代工程師的職業(yè)生涯,決定了幾萬億美元的資本流向。如今,這句話的有效期正在到期,取而代之的關(guān)鍵變成了:誰能讓信號少跑一納秒。華為給出了一個答案,但答案的驗證,需要整個行業(yè)一起來寫。
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