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5月25日,2026国际电路与系统研讨会(ISCAS)在上海举行。在会上,华为公司董事、半导体业务部总裁何庭波发表了题为《半导体新路径探索与实践》的主旨演讲,并正式提出了一个全新的半导体领域定律——“韬(τ)定律”。
半导体领域,大家最耳熟能详的是摩尔定律,即:集成电路中可容纳的晶体管数目,约每隔18个月便增加一倍,性能亦提升一倍。
华为这次提出“韬定律”,到底有什么特别?它会取代摩尔定律吗?
韬(τ),是时间常数的符号。它是物理学和工程学中的一个重要参数,用于描述系统对输入信号或扰动的响应速度。
例如,在RC(电阻-电容)电路中,τ=R×C,表示电压电流衰减至1/e(≈36.8%)所需的时间,单位为秒。在RL(电阻-电感)电路中,τ=L/R,表示电感电流衰减至1/e(≈36.8%)所需的时间。
在热学里,热电偶的时间常数τ,是指采用集总参数法分析时,物体过余温度降到初始过余温度的36.8%所需要的时间。
所以,我们可以看出,韬(τ)可以用来衡量响应速度的快慢、信号衰减的速度、数值动态变化的过程。韬(τ)越小,系统响应越快,或者衰减越快,惯性越弱。
以“时间缩微”替代“几何缩微”,以系统性降低时间常数(τ)为目标,通过逻辑折叠等创新技术,持续压缩信号传播时延,不断提升晶体管密度,实现半导体与电子系统的持续演进。
这里的“韬(τ)”,并没有具体的物理公式,而是隐喻性/目标性术语(借用了这个概念)。它的时间,主要指的是信号传播时延(例如信号在芯片内部的传播时延、信号在芯片与芯片之间的传播总时延)。
搞过通信的同学都知道,数据传输过程中,除了速率带宽之外,时延也很重要。时延越低,整个系统的反应速度就越快,整体的节奏也就越快。
在芯片里,有一个时钟频率的概念。例如CPU,就经常会说主频多少GHz之类。芯片的时钟频率,本质就是单位时间内芯片能够完成多少次基础操作。
一直以来,半导体领域所遵循的摩尔定律,属于“几何缩微”。也就是说,通过半导体工艺的不断升级,将晶体管尺寸不断缩小,从而在单位面积上集成更多晶体管,从而实现算力的增强。
但是,目前,半导体工艺制程已推进至3纳米、2纳米,甚至1.4纳米。晶体管尺寸已逼近原子尺度,物理极限与制造工艺都走进了瓶颈,成本方面也面临巨大挑战。
所以,业界普遍认为,摩尔定律已经逼近终结,很可能会失效。
华为提出“韬(τ)定律”,显然是为了跨越传统工艺路径的局限,探索出一条新的可持续演进路线。
“韬(τ)定律”聚焦于“时间缩微”,通过重构互连架构、优化信号路径、引入新型封装与光电协同等手段,直接降低信号在晶体管之间、芯粒之间乃至芯片之间的传播耗时,从而在不单纯依赖晶体管尺寸缩小的前提下,实现更高效的指令执行与数据吞吐。
举例来说,就是工厂车间工人的手速已经达到极致了,想要提升整个工厂的生产效率,不能再靠单个工人提升手速,而要转向优化整个产线的协作节奏——比如缩短工人之间的距离、改用更高效的通信方式、甚至重构产线布局——让关键工序更靠近、信息流更直接、响应更及时。
华为去年推出昇腾384超节点(多芯片集群),其实已经体现了这个逻辑思想。任正非提出的“用数学补物理、用非摩尔补摩尔、用群计算补单芯片”,就是站在宏观的角度,通过加强协作,来打破单点能力的瓶颈,实现整体效率的提升。
对于单芯片来说,“韬(τ)定律”压缩信号传播时延的目标,恰好和提升时钟频率、加快芯片运行节奏的方向高度契合。信号时延越小,芯片就可以在更短的时间内完成完整的信号交互,也就能够支撑更高的时钟频率,最终让整个芯片的处理效率得到提升。
缩短信号传播路径,也可以增加紧凑布局的可行性,减少冗余布线与寄生电容,进一步降低功耗与发热。
在研讨会上,何庭波提到:“基于该定律(韬定律),华为过去六年已成功设计并量产了381款芯片。今年秋季,华为将发布新的麒麟手机芯片,完整采用逻辑折叠技术,大幅提升相关性能。”……“预计到2031年,基于韬(τ)定律的高端芯片晶体管密度将达到1.4纳米制程的同等水平。”
她提到的新麒麟芯片,很可能就是传闻中的“麒麟2026”手机芯片。逻辑折叠(LogicFolding)技术暂时还没有透露细节,初步估计是单层扩展为双层(甚至将来的多层),缩短元件之间的逻辑距离,压缩信号传播时延,进而提升芯片性能。
总而言之,“韬(τ)定律”是华为根据自身多年行业经验和探索,总结出来的一个预测或者说设想。它确实跳出了传统的思维框架,具有鲜明的工程实践导向和前瞻性技术判断。
小枣君认为,从理论上来看,这条路是可行的。贯穿器件、电路、芯片到系统层面的多层级协同优化体系,肯定比单纯的物理工艺极致挖潜更有前景。
但是我说的也不算。定律是否能够成为定律,要通过时间和实践来证明,也要看行业是否认可。
华为作为中国企业,能够大胆提出引领性的定律,彰显出他们的自信。无论最终是否成功,我们都应该鼓励和支持。
最近这些年,在高铁、电力、新能源、汽车、盾构机等各个领域,中国科技力量都在全面崛起,从跟随走向引领。相信会有更多的中国企业加强基础研究,提出自己的行业定律,走出一条属于中国科技的原创创新之路。
在人类科技和文明的未来发展历程中,一定会有更多来自中国的鲜明印记。
文章转载自微信公众号:鲜枣课堂