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摩尔定律死局里,华为掏出的「韬定律」,是否能改写芯片游戏规则?

来源:搜狐新闻
摩尔定律死局里,华为掏出的「韬定律」,是否能改写芯片游戏规则?

华为“韬定律” V2 版,正式亮相了。

相较之下,五月发布的初版偏重理论框架,新版本则直接补充了量产实测数据、工程选型逻辑和产品发展路线。

华为“韬定律”一有新动向,总会引发热议。究其原因,是半导体行业多年发展下来,有那么件事,全行业心知肚明。

那就是:摩尔定律已显颓势。

至于横空出现的“韬定律”,是换了种说法的 3D 堆叠概念,还是真能为后摩尔时代开辟新路径?不妨细品这论文的解读。

先讲清背景,否则很难理解“韬定律”价值所在。

摩尔在 1965 年提出的规律,核心是“几何缩放”。

简单来说就是:晶体管尺寸越缩小,同样面积能容纳更多,性能提升、功耗降低,单位成本随之下降。

这一规则运行了五十年,成为半导体行业的“准则”。所有厂商按制程节点迭代,设计、制造、设备企业都围绕“减小尺寸”来展开。

可现在,这套体系两头受挫。

一是物理极限。到 7nm 之后,依靠缩小尺寸获取性能提升的效果越来越微薄,无法逆转收益递减的态势。

二是经济账算不清了。2nm 节点单颗芯片的设计费用超 10 亿美元,EUV 光刻机的折旧将晶圆成本推高,单位晶体管价格非但没降,反而上涨。

先进制程彻底变为巨头的赔钱买卖,中小厂商连入场资格都难以获得。

说白了,不是大家不想挤摩尔的“牙膏”,是牙膏真的挤不动了。全行业都在寻找新的解题方案,不比尺寸的话,我们究竟比什么?

“韬定律”给出的答案是:比时间。

很多人将 τ 缩放译为“时间缩微理论”,听起来深奥,实则在逻辑上十分直白,别盯着晶体管的面积比拼了,整个系统从输入到输出响应的总时间 τ,才是衡量进步的关键标尺。

这个τ并非单一数值,而是分层次的。

从晶体管开关的皮秒级,到电路走线的纳秒级,再到芯片交互的微秒级,最终到数据中心任务调度的秒级,横跨十二个数量级。哪一层成为瓶颈,就优化哪一层,核心目标是将总延迟压缩到最低。

打个比方来理解。

摩尔定律的思路是开超市,将货架,即晶体管,做小、加密,同样面积塞进更多货架,货架多了效率自然就高;

韬定律的思路则是优化整个超市的流程,从进门、拿货、结账到出门,全程压缩时间。

货架可以不缩小,但可以叠加成两层(3D 堆叠),将结账台移到顾客旁边(3D 折叠),让仓库和货架连通(统一总线),最终实现顾客购物总时间最短。

细细品味,这根本不是同一维度的竞争。

摩尔定律只聚焦于“器件密度”这一点,韬定律直接将优化目标拓展到从晶体管到数据中心的全流程上。

这意味着什么?

过去工艺工程师、电路设计师、系统架构师各自为政,有各自的考核指标,最后系统延迟多少,往往是拼凑出来的。现在全流程都围绕同一个τ指标,每一层的优化都能直接体现在最终体验上,不会出现“单点很强、整体疲软”的情况。

很多人说“这不就是 3D 堆叠 + 高速互联吗,早就有了”。

这才是理论与工程思维的差别。

别人是先有技术再找说辞,华为是先有统一的理论标尺,再用技术去实现。τ缩放是一套方法论,小到晶体管开关,大到万卡集群,都能套用这套逻辑去优化。

技术可以变,标准的建立,才是真正定规矩的。

V2 版论文很实在,提出了两个验证应用,手机端和 AI 数据中心各一个。

手机 SoC 在单芯片能力要求高的场景下,无法依赖多芯片组合,只能靠一颗芯片来支撑性能,LogicFolding(逻辑折叠)就是针对这种情况的解法。

思路是把数字、模拟、存储电路分开,放到两层垂直堆叠的晶圆上,用超精细混合键合连接起来。

设计自由度从离散变为连续,能按逻辑单元精细分配电路,达成全局最优的布线。

对照实测数据,和采用同等工艺的前代华为芯片相比,晶体管密度从 1

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