IT之家 5 月 25 日消息,在今日的国际电路与系统研讨会(ISCAS 2026)上,华为公司董事、半导体业务部总裁何庭波正式发表“韬(τ)定律”,将于今年秋季面世的麒麟手机芯片率先采用了逻辑折叠(LogicFolding)技术,性能大幅提升。
此外,何庭波的论文《A Time Scaling Theory for Multi-Layer Electronic Systems》于今日提交到中国科学院科技论文预发布平台,详细介绍了“韬定律”,并提到华为后续芯片研发的规划。
IT之家从论文获悉,何庭波认为,芯片行业单纯的“几何时代”已结束(目标是让晶体管变得更小),而当前主流的“摩尔定律”只关注到时间这一尺度(集成电路上可容纳的晶体管数目大约每经过 18 到 24 个月便会增加一倍,性能也随之提升一倍),而每层独立优化、时间成为剩余项的时代也已经结束。
“韬定律”的首次生产规模测试会是在移动设备上进行。何庭波表示,智能手机 SoC 是一个罕见的情况,其中一块芯片构成了整个系统。多插槽并行不可用;没有千节点的架构可以掩盖慢速连接。提供给用户的所有性能都来源于单个芯片,功耗仅为几瓦,并受到手持设备形式因素设定的热限制。
2020 年之后,当访问先进节点受到限制时,实际问题变为:在节点固定的情况下,如何在单个芯片上持续实现一代又一代的性能提升?出现的答案就是逻辑折叠(LogicFolding)。
逻辑折叠是一种设计方法,将数字、模拟和存储电路划分到垂直堆叠的活动层中,以按照时间缩放原理联合优化性能、功耗和面积。
- 晶体管密度在单一世代中分阶段从 155 MTr / mm² 提高到238 MTr / mm²,这一提高幅度在以前需要三年的几何缩放才能实现。
- SoC 性能核心能效提高了 41%,最大时钟频率提升了近 13%
- 构建在上下层之间的高速全局片上网络(Network-on-Chip)数据路径将数据路径占用面积减少了 55%,并提高了电源传递稳定性。
- 后硅时钟偏移调整方案独立贡献了超过 5% 的 SoC 性能。
- 在 SRAM 中 —— 访问速度、每比特能耗和面积高度依赖于位线和字线长度 —— 逻辑折叠缩短了关键路径,降低了每比特能耗,并将操作频率提高了超过 40%。
- 在一个典型的处理核心上,双层折叠架构将时钟缓冲器数量减少了 50% 以上,时钟偏移减少了 25%,布线长度减少了约 30%。
论文还提到,这些收益是在固定的器件节点上实现的,并不是通过新的光刻工艺步骤获得的,而是通过在三维空间中对逻辑分布进行拓扑重组实现的。
值得一提的是,麒麟 2026 中使用的逻辑折叠还是刻意设置得比较保守,混合键合间距达到了 1.5 μm,折叠只针对关键路径选择性应用,而不是在整个设计中全面应用。
即便如此,麒麟 2026 的 CPU 性能核心频率今年依然提升到了 3.1GHz,最大时钟频率提升了近 13%。
论文还表示,在未来十年中,逻辑折叠预计将从局部关键路径折叠发展到全规模、多层折叠 —— 每个封装三层、四层甚至更多活动层。从 2026 年到 2035 年,晶体管密度预计将达到 400 MTr / mm² 甚至更高。同时,逻辑折叠使麒麟芯片能够显著提升 CPU 核心频率,并为达到 4GHz 及以上铺平道路。该路线图是可行的,并且在成本方面,经济上也是可行的。
IT之家发现,表格中有两个关键信息点值得注意:
- 麒麟芯片的后续命名,论文中表示为麒麟 2026、2027、2028、2029,目前尚不清楚是否为代号,也不排除麒麟芯片要大改命名规则的可能。
- 芯片状态一栏,除了今年要发布的麒麟 2026 芯片,明年的麒麟 2027 芯片也被标记为 Silicon 状态,代表已经有了实质进展;而麒麟 2028、2029 芯片还处于 Pre-silicon(硅前)状态。
论文还提到了 AI 芯片的未来路线,到 2030 年左右,AI 加速器(昇腾 SuperPoD 系列 — 2025 年的昇腾 910C、2026 年的昇腾 950,以及随后推出的 990)依赖于多种成熟技术的组合:芯粒(chiplets)、2.5D 扇出封装,以及通过微凸点和标准间距混合键合的 3D 堆叠。
大约在 2030 年,昇腾 990 将在 AI 加速器类别中引入逻辑折叠,硬件集成预计到 2035 年将提高超过 100 倍。
IT之家附论文链接:
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