华为掀了半导体行业的桌子!美国还在传统芯片赛道“卡脖子”,中国却巧妙地换了一条赛道,靠新的思路和技术,让国产芯片有望具备和当今世界最强芯片相近的性能。
5月25日,在2026国际电路与系统研讨会上,华为半导体业务部总裁何庭波向同行提出了该公司的研究成果——“韬(τ)定律”。这是我国首次在全球半导体领域提出指导产业发展的新原则,却不鸣则已,一鸣惊人。
(何庭波)
简单来说,以前人们制造芯片的思路,是缩小晶体管、缩短电路,从而提高产品效率。而我们在相应技术被封锁的情况下,转而从器件、电路、芯片乃至整个系统的多层面协同设计,提高芯片的信号效率。所谓的韬,其实就是希腊字母τ,在电路理论中是代表时间常数的物理量。
很多人还是有点不明白,这个韬定律到底是什么?它为何如此重要呢?
首先,我们要了解芯片的原理。其实大家都知道,芯片就是靠二进制输入或输出指令的。每一块芯片上有无数的晶体管,靠不同的开/关组合形成不同的指令来工作。
所以越强大的芯片,就需要越多的晶体管。在芯片尺寸不变的情况下,就要求晶体管尽量小,这就是所谓的芯片制程。
(集成电路要求晶体管越小越好)
在此之前,行业普遍奉为圭臬的指导原则叫“摩尔定律”。该定律于1965年由英特尔联合创始人戈登·摩尔提出,迄今已经61年了。它告诉世人,在正常的科技发展速度下,集成电路晶体管数量平均每18-24个月就要翻一倍,或者可以粗略地理解为性能每两年翻一倍。目前,芯片的最先进制程已经达到2纳米,据称1.4纳米制程芯片已经研发,正集中攻关部分技术问题。
再往下,就是瓶颈了。如果继续缩小制程,将会面临前所未有的挑战。
首先是经济成本太高。仅3纳米的芯片生产线,投资额就要达到数百亿美元。如果搞1.4纳米或者更精密的芯片,投资成本将呈指数级上升,产品价格高昂也会劝退不少客户,以至于盈利空间有限。
(传统芯片工艺已经接近瓶颈)
其次,在物理领域也行不通,这点尤为关键。要知道,目前几纳米的级别,已经只能容下每排几十个原子了。再往下,就有可能引发量子隧穿效应,导致电子“漏”出去,以至于芯片失效。除非人类在量子力学领域有所突破,否则很难继续缩小。
摩尔定律,似乎到了尽头。
但韬定律告诉我们,以往的思路都太简单粗暴,只想着从物理尺寸上提高芯片性能。我们完全可以换一个维度,继续实现芯片的进化。相比于以往的“几何缩微”,华为巧妙地想到了“时间缩微”,有效提升了芯片性能。
打个比方,假设芯片是一条路,每一个晶体管就是一排车道。
(华为提出时间缩微的想法)
以前的思维,就是不断地精细车道,车也做小,这样就可以在同一个时间段内经过更多的车,传输更多信号。
而韬定律指出,我们完全可以通过创新技术,压缩信号的传播时延。说得通俗点,就是让交通效率更高。这样一来,在相同的时长内,同样可以跑更多的车。这不是说简单地提升车速,而是通过“建造高架桥”“优化信号灯”等方式,从而让交通更加流畅。放在这个理论中,我们给这种技术起了个名字,叫“逻辑折叠”。
这个韬定律,可以说是掀了半导体领域的桌子。
多年以来,西方国家就是通过这个方式来卡中国脖子的。比如通过禁止阿斯麦最高端光刻机对华出口,导致我们根本没有制造先进制程芯片的设备;再对台积电下手约束,导致我们无法进口成品。
想要自己造高端芯片,我们首先要打造自己的光刻机,从头开始,这条路太曲折、太漫长。而韬定律告诉我们,在被卡脖子的时候,中国完全可以走出另一条路,靠提高信号效率的方式,在一定程度上弥补差距。
最重要的是,华为的韬定律绝不是PPT概念,而是早就在实践中得到验证。据何庭波介绍,该公司在过去6年的时间里,已经设计并量产了381款芯片,足以广泛应用于日常生活的多个场景。今年秋天即将面世的麒麟芯片,就将率先采用逻辑折叠技术,从而大幅提高其性能。
(今年的麒麟芯片将采用逻辑折叠技术)
根据何庭波的说法,到2031年,基于该定律制造出来的高端芯片,可以凭借晶体管密度,达到和传统1.4纳米制程产品相仿的水平。
说得再通俗一点,一个武林高手,哪怕用筷子也能战胜外行的剑。而我们,正是在没有“剑”的情况下,通过提高“武功路数”,和美国较量。
当然,这不意味着我们就不需要按照传统方式制造芯片了。韬定律完全可以和摩尔定律强强联合,互相协同,提升我们的芯片性能。只不过在掌握先进制程芯片产业链之前,我们需要利用这样的技术解决眼前的需求。
(黄仁勋提醒美国不要封锁芯片)
英伟达CEO黄仁勋就提醒美国,一味卡中国脖子,只会导致中国走上独立自主的道路。
咱们国内民间也有一句话,美国越封锁,中国越强大。
如今,华为用韬定律印证了这两个说法。
其实仔细想一想,韬定律的理论,不只是指导接下来的芯片技术发展方向,也反映了我们摆脱美国技术封锁的思路。华盛顿想在这条赛道对中国围追堵截,中国巧妙地换了个赛道。“弯道超车”可能言之过早,但我们已经找到了缩小差距的路径。
(对中国封锁技术注定不会成功)
需要说明的是,逻辑折叠的底层技术并非华为原创,其实包括台积电、英伟达、英特尔在内的顶尖科技企业,都在探索这一方向。但华为却率先将其作为概念和理论框架提出,并将这条路趟开。
从摩尔定律到韬定律,六十年时间里,人类在晶体管尺寸层面已经日臻极限,转而在堆叠方面寻求出路。这是全球半导体技术的一次转型,更是中国的一次华丽转身。随着我们再逻辑堆叠领域不断突破,未来在制程上共振提升,中国的半导体芯片和人工智能技术,将惊艳世界。
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