近日,英偉達(dá)CEO黃仁勛是如何看華為半導(dǎo)體“韜(τ)定律”和“邏輯折疊”技術(shù)呢?
黃仁勛:“這對華為來說是突破,但對臺積電并不是威脅。”他強(qiáng)調(diào)臺積電使用芯片堆疊和3D封裝技術(shù)已近10年,言下之意是華為的創(chuàng)新不過是臺積電玩剩下的東西。
黃仁勛這番言論是誤解了華為的韜定律,還是說傳統(tǒng)半導(dǎo)體思維與后摩爾時(shí)代新范式存在認(rèn)知代溝?
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一、黃仁勛眼中的“韜定律”是什么樣的?
黃仁勛的核心判斷是“華為使用這種技術(shù),可以在不將半導(dǎo)體制程線寬變得更細(xì)的情況下,把晶體管數(shù)量加倍,甚至增加3到4倍”,并將其等同于臺積電的3D封裝技術(shù)。
但問題的關(guān)鍵在于,華為的邏輯折疊與臺積電的先進(jìn)封裝,根本不是同一維度的技術(shù)。
前者是芯片設(shè)計(jì)層面的電路拓?fù)渲貥?gòu),后者是制造工藝層面的多芯片互聯(lián)技術(shù),二者處于完全不同的技術(shù)抽象層級,解決的是截然不同的問題。
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要理解這種差異,首先要搞清楚華為到底做了什么。
邏輯折疊是韜定律的核心技術(shù),它將原本平鋪在二維平面上的電路,通過三維立體折疊和垂直互連“堆疊”起來,使關(guān)鍵路徑走線長度縮短50%到80%,大幅降低信號傳播的RC負(fù)載。
但這絕非簡單的“把芯片堆起來”——2.5D/3D封裝的核心是連接已經(jīng)成型的獨(dú)立裸芯(die),而邏輯折疊的核心是重新布局單顆裸芯內(nèi)部的邏輯門。
前者是在制造后期讓不同芯片貼得更近,后者則是在設(shè)計(jì)階段就從根本上縮短信號的物理傳輸距離。
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二、這其實(shí)是三維設(shè)計(jì)理念差異
北京大學(xué)集成電路學(xué)院的研究用“真3D”與“贗3D”的范式劃分,來直觀推演這種區(qū)別。
①贗3D以整個(gè)模塊為最小單位分到某一片die,模塊內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)單元必在同一片die;
②真3D則支持模塊內(nèi)自由劃分,同一模塊標(biāo)準(zhǔn)單元可分布到不同die,設(shè)計(jì)空間更大。
在優(yōu)化空間上,贗3D在每片die上各自優(yōu)化,復(fù)用傳統(tǒng)2D芯片EDA工具,不允許跨die邏輯變換;
真3D則將多die整體空間作為設(shè)計(jì)空間,各階段均在完整三維空間中尋優(yōu),不限制跨die邏輯操作。邏輯折疊把物理實(shí)現(xiàn)的最小單位從“die”推進(jìn)到了“標(biāo)準(zhǔn)單元在三維空間中的位置”,這才是真正的底層范式轉(zhuǎn)移。
還可以更形象的說,傳統(tǒng)2.5D封裝好比把兩個(gè)獨(dú)立房間搬到同一層樓,中間修走廊(硅中介層);3D封裝則像把兩棟獨(dú)立樓疊起來,裝電梯(TSV硅通孔)方便串門。
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上圖來源:混知
但HBM和GPU本質(zhì)仍是兩棟獨(dú)立的樓、兩個(gè)物理分離的芯片。
而邏輯折疊是在設(shè)計(jì)大樓內(nèi)部布局時(shí),就把原本位于東西兩端且需頻繁通信的兩個(gè)房間,一個(gè)放在一樓、一個(gè)放在正上方,中間只需在樓板打一個(gè)1.5微米間距的極短TSV垂直通道,無需走廊和電梯井。
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上圖來源:混知
這是“設(shè)計(jì)理念”的區(qū)別,不是“施工方式”的區(qū)別。
三、華為麒麟2026芯片是最好的證明
相比麒麟9030Pro,麒麟2026的晶體管密度提升53.5%,達(dá)到238MTr/平方毫米,理論上與Intel18A工藝持平,接近初代臺積電3nm。
同時(shí),SoC性能核能效提升41%,最高主頻提升近13%。這些數(shù)字不是靠縮小線寬、更換制程得來的,而是在設(shè)計(jì)端“擠”出來的。
GlobalSemiResearch測算,這種幅度的密度提升在傳統(tǒng)幾何縮微時(shí)代,需要三年時(shí)間、跨越兩個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)才能實(shí)現(xiàn)。這正是韜定律“以時(shí)間縮微替代幾何縮微”的核心價(jià)值所在。
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事實(shí)上,華為何庭波在論文中給出了清晰的路線圖:
2026-2031年,沿著韜定律路徑,晶體管密度將持續(xù)提升,預(yù)計(jì)2031年突破400MTr/mm2,CPU大核頻率突破5GHz,屆時(shí)基于韜定律的高端芯片晶體管密度將達(dá)到1.4納米芯片制程的同等水平。
這意味著一條不依賴EUV、不依賴幾何縮微的技術(shù)路徑,可在5年內(nèi)追平當(dāng)前最先進(jìn)制程的性能水平。
因此黃仁勛說“臺積電領(lǐng)先10年”,若只看3D封裝這種制造工藝層面確實(shí)沒錯(cuò),但邏輯折疊根本不是3D封裝,它是設(shè)計(jì)理念層面的革新。
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黃仁勛的誤讀,折射出摩爾定律舊范式下的認(rèn)知慣性——習(xí)慣用“幾何尺寸”“封裝形式”評判一切。
最后,筆者認(rèn)為華為這波PPT造芯技術(shù)確實(shí)厲害。
華為韜定律給出的答案是換一把尺子,當(dāng)幾何尺寸紅利走到盡頭,當(dāng)先進(jìn)制程成本飆升,華為提出的是用“系統(tǒng)工程的整合能力”對沖“單體芯片的工藝短板”的道路,以時(shí)空換幾何,以系統(tǒng)贏單點(diǎn)。
這不是在臺積電的賽道上試圖超越臺積電,而是華為想換道超車。
把兩件處于完全不同抽象層級的技術(shù)放在一起比較,然后斷言誰領(lǐng)先誰10年,這本身就是一個(gè)范疇錯(cuò)誤。
或許,黃仁勛真該認(rèn)真讀一下何庭波那篇論文了。
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