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华为更新“韬定律”:细化了麒麟和昇腾演进路线

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核心内容总结

华为半导体负责人何庭波团队提出“时间缩微(τ定律)”理论,替代过去几十年靠“缩小晶体管尺寸”的芯片发展路径,通过压缩信号传播时间来提升性能、能效和集成度。7月发布的V2版本论文,相比V1补充了大量实测数据、工程细节,明确了麒麟处理器和昇腾AI平台的演进路线,并扩展到AI集群系统,同时强调这是需要全产业链协同的工程体系,而非单一企业能完成的解决方案。

一、从“芯片变小”到“信号变快”:τ定律到底是啥?

过去芯片发展靠“几何缩微”——把晶体管做得越来越小,比如从14nm到7nm再到3nm,这样芯片能塞更多晶体管,性能更强。但现在快摸到物理极限了(比如原子大小的限制),这条路走不通了。

τ定律换了个思路:不追求“尺寸小”,而是追求“时间短”。这里的τ(tau)是信号在芯片里传播的时间常数。通过“逻辑折叠”(把芯片层叠起来,让信号不用绕远路)、“统一总线”(让不同部件之间通信更顺畅)、“光互连”(用光速传信号比电信号更快)这几个技术,从器件到系统各个层面压缩信号传播时间,照样能提升性能和能效,还能继续集成更多功能。

二、V2版本的“干货升级”:从理论到落地的关键一步

V1版本主要讲“τ定律是什么”,V2版本则解决“怎么落地”的问题,加了很多工程师能用上的细节:

1. 新增“齿轮比”概念:比喻混合键合(把芯片层和层粘在一起的技术)的间距,要和顶部金属布线的间距差不多(比例低于3,最好接近1)。就像两个齿轮大小差不多才能转得顺,这样芯片设计软件(EDA)才能把多层芯片当成一个整体来优化,而不是分层瞎凑,释放层叠的潜力。

2. 补充热管理和设计方法:芯片层叠后容易发热,V2加了“热感知设计”的实测数据,告诉大家怎么控制温度,避免烧坏。

3. 更多工程验证:比如怎么把TSV(垂直穿硅通孔,连接层与层的“电线”)从顶层金属移到M6层,能释放30%的布线空间——相当于把家里的电线从天花板移到墙中间,腾出更多地方放家具。

三、麒麟处理器“试刀”:τ定律的真实效果有多牛?

V2用麒麟芯片的数据证明τ定律不是纸上谈兵:

  • 路线图明确:麒麟未来会从两层芯片堆叠到三层、四层;昇腾AI芯片(Ascend990)2030年左右用上逻辑折叠。
  • 实测数据说话:对比Kirin2026和Kirin9030 Pro,在相同性能下,Kirin2026的电压从1.1V降到0.9V,功耗直接降了41%(相当于以前手机玩1小时游戏耗100电,现在只耗59),功率密度也降了5.6%(发热更少)。这说明τ定律确实能在不依赖更先进制程的情况下,让芯片更省电、更凉快。

四、从单芯片到AI集群:解决大模型的“卡脖子”问题

大模型(比如ChatGPT)需要大量芯片一起工作,但现在的问题是:单芯片性能再强,芯片之间、存储和计算之间的通信速度跟不上,拖了后腿。τ定律从芯片扩展到整个AI系统:

  • 三个技术协同:统一总线(让芯片之间通信更高效)、Hi-ONE光互连(用光速传数据)、3D折叠(芯片内部更快),从芯片到集群各个层级压缩时间,解决计算、互连、存储的“速度失衡”问题。
  • 系统级优化:不再只盯着单颗芯片,而是把整个AI机房的硬件当成一个整体来设计,让数据流动更快,大模型训练和推理的速度才能提升。

五、不是华为“单打独斗”:全产业链要一起干

何庭波强调,τ定律不是成熟方案,而是需要全行业协同的工程体系:

  • 需要解决的难题:芯片设计软件(EDA)要适配三维层叠,晶圆制造的工艺偏差要补偿,还有新的性能测试标准、商业模型等。这些都不是华为一家能搞定的。
  • 未来十年的格局:何庭波希望未来6-10年,以τ为核心的企业和团队能主导计算产业。比如芯片厂商、软件工具商、晶圆厂、AI企业要一起合作,才能让τ定律真正落地。

这篇论文点击量超26万、下载量超5万,说明整个行业都在关注这条新路径——毕竟大家都想突破摩尔定律的天花板。

一句话总结:华为给半导体行业指了条新路子:别再死磕“更小”,要追求“更快”,但这条路需要所有人一起走。