這兩天科技圈有個(gè)詞特別火——“韜定律”。
說實(shí)話我剛看到的時(shí)候也愣了一下,啥玩意兒?看完之后拍了下大腿:這條路,華為走對(duì)了。
先得明白一個(gè)問題:芯片行業(yè)為啥集體“焦慮”?
要搞懂“韜定律”是干啥的,先得知道它要解決啥問題。
過去六十多年,芯片行業(yè)一直奉行一條鐵律——摩爾定律。翻譯成人話就是:芯片上的晶體管數(shù)量,差不多每兩年前后翻一倍,性能也跟著翻倍。
怎么實(shí)現(xiàn)的呢?說白了就是把晶體管越做越小。越小,一個(gè)芯片上就能塞越多,信號(hào)跑的距離就越短,速度就越快。這條路的本質(zhì)就是“拼命做小”。
但現(xiàn)在這條路越來越不好走了。
一方面是物理極限——現(xiàn)在的晶體管已經(jīng)做到幾納米級(jí)了,大約就是幾十個(gè)原子排成一排的寬度。再往下做,量子世界的“漏電效應(yīng)”會(huì)讓晶體管根本關(guān)不嚴(yán)。另一方面是經(jīng)濟(jì)賬——建一條3納米芯片的產(chǎn)線,投資將近200億美元,全世界有能力跟進(jìn)的工廠就剩下兩三家了。
摩爾定律正在撞墻。“做小”這條路,越來越難。
華為給出的答案:路修不窄了,就優(yōu)化整個(gè)交通系統(tǒng)
華為怎么破局的?核心思路就一句話:不再死磕“做小”,而是轉(zhuǎn)向“做快”。
這是什么意思呢?何庭波用了一個(gè)特別生活化的比喻:
想象一個(gè)城市要建更多公園、學(xué)校、醫(yī)院,但地方就那么大,交通越來越堵。摩爾定律的辦法是把路修窄,讓樓挨著樓。但現(xiàn)在已經(jīng)窄到走不動(dòng)了。 韜定律的方案是——把城市疊起來。把一個(gè)區(qū)域“疊”到另一個(gè)區(qū)域上面,中間根據(jù)邏輯關(guān)系安裝幾百萬臺(tái)“電梯”,這樣直達(dá)的距離大大縮短,通勤時(shí)間自然就省下來了。
這就是邏輯折疊的核心思路。傳統(tǒng)芯片是2D平面上的電路,信號(hào)從A點(diǎn)跑到B點(diǎn)得繞來繞去。華為的做法是:在設(shè)計(jì)階段就把電路從平面“折”起來,用垂直的方向走更短的路。
結(jié)果就是:關(guān)鍵路徑的走線長度能縮短50%到80%,信號(hào)跑得更快了。
這套理論有數(shù)據(jù)支撐嗎?有,而且是實(shí)打?qū)嵉牧慨a(chǎn)數(shù)據(jù)
韜定律最讓人服氣的一點(diǎn)是:它不是PPT空談,而是真做出來了。
何庭波披露的數(shù)據(jù)是——過去六年,基于這套思路,華為已經(jīng)設(shè)計(jì)并量產(chǎn)了381款芯片,覆蓋光通信、5G、手機(jī)、自動(dòng)駕駛、AI計(jì)算等各個(gè)領(lǐng)域。381款。這不是口號(hào),是已經(jīng)跑通的成品。
今年秋天,第一款完整采用邏輯折疊技術(shù)的麒麟芯片就要面世了。業(yè)內(nèi)人士透露,這塊芯片的晶體管密度已經(jīng)跟臺(tái)積電3納米工藝的水準(zhǔn)比較接近。
華為還放了一個(gè)遠(yuǎn)期目標(biāo):預(yù)計(jì)到2031年,基于韜定律的高端芯片,晶體管密度將達(dá)到等效1.4納米傳統(tǒng)制程的水平。
注意“等效”這兩個(gè)字——這不是說華為真的造出了1.4納米的晶體管,而是通過整套系統(tǒng)優(yōu)化,讓芯片的整體性能達(dá)到了那個(gè)水平。換條路,走到同一個(gè)目的地。
這不是“取代”,而是“換道”
有很多人會(huì)問一個(gè)問題:韜定律是要取代摩爾定律嗎?
答案是否定的。韜定律跟先進(jìn)工藝根本不是“你死我活”的關(guān)系。徐直軍說得很直白:國內(nèi)的先進(jìn)工藝肯定要繼續(xù)往前走,它每往前一步,都能讓韜定律獲得更好的結(jié)果。兩者結(jié)合,效果只會(huì)更好。
真正改變的是什么?競(jìng)爭(zhēng)的維度。
以前大家比拼的核心是“誰家的制程納米數(shù)更小”,拼的是光刻精度。韜定律把競(jìng)爭(zhēng)維度切換到了“誰的系統(tǒng)整體效率更高”,拼的是工程設(shè)計(jì)能力和協(xié)同優(yōu)化能力。
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這意味著什么呢?即使沒有最先進(jìn)的EUV光刻機(jī),也可以在相對(duì)成熟的工藝節(jié)點(diǎn)上,做出性能一流的芯片。這就是項(xiàng)立剛說的那句話——“摩爾定律是空間優(yōu)化,韜定律是系統(tǒng)效率優(yōu)化,完全是兩條路。”
說句實(shí)在話:這套路到底靠不靠譜?
我看了網(wǎng)上不少討論,有捧的,有觀望的。說點(diǎn)我自己的判斷。
首先必須承認(rèn),邏輯折疊不是華為憑空發(fā)明的概念。學(xué)術(shù)界研究3D集成電路、片上光互連、異構(gòu)計(jì)算已經(jīng)有十幾年了。但大多數(shù)研究停留在論文層面,因?yàn)樘y做了——設(shè)計(jì)工具不支持、散熱難解決、制造良率上不去。華為能做到六年量產(chǎn)381款,說明他們把別人沒啃下來的工程硬骨頭啃下來了。
其次,韜定律最大的現(xiàn)實(shí)意義其實(shí)是:它給了國產(chǎn)芯片一個(gè)“不用等光刻機(jī)也能往前走”的方向。過去大家總覺得,芯片要進(jìn)步,就得等EUV、等更先進(jìn)的制程。現(xiàn)在多了一條路——在成熟工藝上做架構(gòu)創(chuàng)新、系統(tǒng)優(yōu)化,一樣能翻倍性能。這對(duì)國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)來說,是實(shí)打?qū)嵉摹暗诙?zhàn)場(chǎng)”。
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但話說回來,韜定律也不是萬能鑰匙。最大的瓶頸依然是工具。傳統(tǒng)EDA巨頭新思、楷登的設(shè)計(jì)流程完全是平面思維,不支持這種真3D折疊設(shè)計(jì)。華為能跑通,靠的是自己花幾年時(shí)間自研的內(nèi)部工具鏈。這套工具不對(duì)外開放,其他國內(nèi)芯片公司想跟進(jìn),要么等華為開源或商業(yè)化,要么自己從頭造輪子。這個(gè)門檻,不低。
所以徐直軍那句“韜定律不可能只靠一家公司完成”,是真話,不是謙虛。
華為自己說:這條路一家公司走不完
韜定律發(fā)布后,圈子里有掌聲,也有冷靜的聲音。
最大的瓶頸在哪里?工具。傳統(tǒng)的EDA設(shè)計(jì)軟件根本不支持這種三維的電路折疊設(shè)計(jì)。華為是花了幾年時(shí)間自研內(nèi)部工具,才把這條路走通到今天這個(gè)地步。
所以徐直軍的態(tài)度很明確:韜定律不可能只靠一家公司完成。華為之所以公開發(fā)布,就是希望整個(gè)產(chǎn)業(yè)界一起進(jìn)來參與——從學(xué)術(shù)界到EDA廠商到設(shè)計(jì)公司,大家共同來做。
還有一句特別耐人尋味的話:“韜定律需要有生命力,但我們不打算去說服誰。真正有生命力的技術(shù),不需要靠說服,自然而然就會(huì)被產(chǎn)業(yè)界接受。”
這話說得挺坦誠的。
最后說一點(diǎn)個(gè)人感受
2019年,何庭波以一封宣布芯片“備胎”轉(zhuǎn)正的信打動(dòng)了很多國人。七年之后,她再次站上臺(tái)前,帶來的不是某個(gè)具體產(chǎn)品,而是整套方法論。
用她自己的話說:“只要方向是對(duì)的,慢一點(diǎn)也沒關(guān)系,一直往前走,終歸可以找到橋和路。”
韜定律最終能走多遠(yuǎn),需要時(shí)間和市場(chǎng)來檢驗(yàn)。但至少它讓我們看到了一條新路——在沒有EUV光刻機(jī)、臺(tái)積電的代工也被切斷的背景下,中國芯片產(chǎn)業(yè)沒有原地等待,而是自己修了一條路。
這條路能不能走成,不好說。但至少,已經(jīng)在走了。
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