華為掀了半導體行業的桌子!美國還在傳統芯片賽道“卡脖子”,中國卻巧妙地換了一條賽道,靠新的思路和技術,讓國產芯片有望具備和當今世界最強芯片相近的性能。
5月25日,在2026國際電路與系統研討會上,華為半導體業務部總裁何庭波向同行提出了該公司的研究成果——“韜(τ)定律”。這是我國首次在全球半導體領域提出指導產業發展的新原則,卻不鳴則已,一鳴驚人。
(何庭波)
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簡單來說,以前人們制造芯片的思路,是縮小晶體管、縮短電路,從而提高產品效率。而我們在相應技術被封鎖的情況下,轉而從器件、電路、芯片乃至整個系統的多層面協同設計,提高芯片的信號效率。所謂的韜,其實就是希臘字母τ,在電路理論中是代表時間常數的物理量。
很多人還是有點不明白,這個韜定律到底是什么?它為何如此重要呢?
首先,我們要了解芯片的原理。其實大家都知道,芯片就是靠二進制輸入或輸出指令的。每一塊芯片上有無數的晶體管,靠不同的開/關組合形成不同的指令來工作。
所以越強大的芯片,就需要越多的晶體管。在芯片尺寸不變的情況下,就要求晶體管盡量小,這就是所謂的芯片制程。
(集成電路要求晶體管越小越好)
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在此之前,行業普遍奉為圭臬的指導原則叫“摩爾定律”。該定律于1965年由英特爾聯合創始人戈登·摩爾提出,迄今已經61年了。它告訴世人,在正常的科技發展速度下,集成電路晶體管數量平均每18-24個月就要翻一倍,或者可以粗略地理解為性能每兩年翻一倍。目前,芯片的最先進制程已經達到2納米,據稱1.4納米制程芯片已經研發,正集中攻關部分技術問題。
再往下,就是瓶頸了。如果繼續縮小制程,將會面臨前所未有的挑戰。
首先是經濟成本太高。僅3納米的芯片生產線,投資額就要達到數百億美元。如果搞1.4納米或者更精密的芯片,投資成本將呈指數級上升,產品價格高昂也會勸退不少客戶,以至于盈利空間有限。
(傳統芯片工藝已經接近瓶頸)
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其次,在物理領域也行不通,這點尤為關鍵。要知道,目前幾納米的級別,已經只能容下每排幾十個原子了。再往下,就有可能引發量子隧穿效應,導致電子“漏”出去,以至于芯片失效。除非人類在量子力學領域有所突破,否則很難繼續縮小。
摩爾定律,似乎到了盡頭。
但韜定律告訴我們,以往的思路都太簡單粗暴,只想著從物理尺寸上提高芯片性能。我們完全可以換一個維度,繼續實現芯片的進化。相比于以往的“幾何縮微”,華為巧妙地想到了“時間縮微”,有效提升了芯片性能。
打個比方,假設芯片是一條路,每一個晶體管就是一排車道。
(華為提出時間縮微的想法)
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以前的思維,就是不斷地精細車道,車也做小,這樣就可以在同一個時間段內經過更多的車,傳輸更多信號。
而韜定律指出,我們完全可以通過創新技術,壓縮信號的傳播時延。說得通俗點,就是讓交通效率更高。這樣一來,在相同的時長內,同樣可以跑更多的車。這不是說簡單地提升車速,而是通過“建造高架橋”“優化信號燈”等方式,從而讓交通更加流暢。放在這個理論中,我們給這種技術起了個名字,叫“邏輯折疊”。
這個韜定律,可以說是掀了半導體領域的桌子。
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多年以來,西方國家就是通過這個方式來卡中國脖子的。比如通過禁止阿斯麥最高端光刻機對華出口,導致我們根本沒有制造先進制程芯片的設備;再對臺積電下手約束,導致我們無法進口成品。
想要自己造高端芯片,我們首先要打造自己的光刻機,從頭開始,這條路太曲折、太漫長。而韜定律告訴我們,在被卡脖子的時候,中國完全可以走出另一條路,靠提高信號效率的方式,在一定程度上彌補差距。
最重要的是,華為的韜定律絕不是PPT概念,而是早就在實踐中得到驗證。據何庭波介紹,該公司在過去6年的時間里,已經設計并量產了381款芯片,足以廣泛應用于日常生活的多個場景。今年秋天即將面世的麒麟芯片,就將率先采用邏輯折疊技術,從而大幅提高其性能。
(今年的麒麟芯片將采用邏輯折疊技術)
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根據何庭波的說法,到2031年,基于該定律制造出來的高端芯片,可以憑借晶體管密度,達到和傳統1.4納米制程產品相仿的水平。
說得再通俗一點,一個武林高手,哪怕用筷子也能戰勝外行的劍。而我們,正是在沒有“劍”的情況下,通過提高“武功路數”,和美國較量。
當然,這不意味著我們就不需要按照傳統方式制造芯片了。韜定律完全可以和摩爾定律強強聯合,互相協同,提升我們的芯片性能。只不過在掌握先進制程芯片產業鏈之前,我們需要利用這樣的技術解決眼前的需求。
(黃仁勛提醒美國不要封鎖芯片)
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英偉達CEO黃仁勛就提醒美國,一味卡中國脖子,只會導致中國走上獨立自主的道路。
咱們國內民間也有一句話,美國越封鎖,中國越強大。
如今,華為用韜定律印證了這兩個說法。
其實仔細想一想,韜定律的理論,不只是指導接下來的芯片技術發展方向,也反映了我們擺脫美國技術封鎖的思路。華盛頓想在這條賽道對中國圍追堵截,中國巧妙地換了個賽道。“彎道超車”可能言之過早,但我們已經找到了縮小差距的路徑。
(對中國封鎖技術注定不會成功)
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需要說明的是,邏輯折疊的底層技術并非華為原創,其實包括臺積電、英偉達、英特爾在內的頂尖科技企業,都在探索這一方向。但華為卻率先將其作為概念和理論框架提出,并將這條路趟開。
從摩爾定律到韜定律,六十年時間里,人類在晶體管尺寸層面已經日臻極限,轉而在堆疊方面尋求出路。這是全球半導體技術的一次轉型,更是中國的一次華麗轉身。隨著我們在邏輯堆疊領域不斷突破,未來在制程上共振提升,中國的半導體芯片和人工智能技術,將驚艷世界。
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