摩尔定律逼近物理极限,华为提出面向全链路时延优化的韬定律开辟芯片发展新路径,全行业认可理念,但仅少数头部厂商能短期重构底层架构。 ## 1 跳出纳米内卷,提出芯片优化新路径 半个多世纪以来全球半导体遵循摩尔定律,依靠缩小晶体管尺寸提升性能,但7nm后遭遇EUV成本高企、量子漏电、缩放收益递减等问题,增长路径逐渐触顶。 华为沉淀六年推出韬定律,跳出“唯纳米论”,核心是在器件-电路-芯片-系统四级协同压缩信号延迟,将全系统时间常数τ作为核心优化指标。 韬定律落地核心载体为逻辑折叠技术,今年秋季量产的麒麟芯片将规模化商用,实测晶体管密度从155MTr/mm²提升至238MTr/mm²,核心能效提升41%,SRAM运行频率涨幅超40%,按规划2031年有望实现等效1.4nm晶体管密度,系统侧华为还配套相关技术形成从SoC到超算集群的完整优化方案,目前华为已按该思路设计381款覆盖全产品线的芯片。 ## 2 厘清核心差异:逻辑折叠是真3D,区别于传统3D堆叠 市场常将华为逻辑折叠技术与已规模化应用的传统3D、2.5D堆叠混淆,二者虽共享底层工艺,但拆分粒度和设计逻辑有本质区别:传统3D堆叠以模块粗拆分为主,优化重心集中在芯片间带宽提升,属于“赝3D”,以整个模块为最小单位划分die,仅在单die内各自优化,大量复用传统2D EDA工具。 华为逻辑折叠实现标准单元级细拆分,属于“真3D”,支持同一模块内的标准单元分布到不同die,将多die整体作为三维设计空间寻优,允许跨die逻辑操作,从根源削减芯片内部RC延迟。 ## 3 产业落地分层:理念获普遍认可,仅少数头部厂商可重构底层架构 受现有产业分工约束,韬定律落地形成分层格局:仅华为、英伟达这类具备全栈软硬件自研与整机交付能力的全栈巨头,能打破现有供应链框架,深度重构底层架构落地完整方法论;国内多数中小Fabless依赖通用IP与标准化接口,仅能在研发中增加时延评估,做局部互联线路优化;MCU、低端消费电子等通用芯片对性能密度需求低,现有工艺足以满足需求,仅参考时延优化思想,基本不落地逻辑折叠技术。 韬定律已带动全产业链价值重估:封测端厂商加速布局超细间距混合键合产线,EDA端国产厂商启动真3D工具预研,光互连赛道厂商加速切入算力硬件领域。 行业观点认为,韬定律转型方向明确,但受供应链、工具链、成本约束,整体落地周期以十年计,其开辟的“向时间要性能”的新路径,为全球半导体突破摩尔瓶颈提供了全新方向。
华为“韬定律”打开芯片优化新思路,但多数厂商坦言:底层架构短期难重构
2026-06-04 07:37

华为“韬定律”打开芯片优化新思路,但多数厂商坦言:底层架构短期难重构

本文来自微信公众号: 赛博汽车 ,作者:王凌方,编辑:|章涟漪


过去半个多世纪,全球半导体行业信奉一条铁律:把晶体管做得越小越好。从微米到纳米,从7纳米到3纳米,芯片性能的飞跃似乎永远与“缩小”二字绑定。然而,这条被称为“摩尔定律”的黄金法则,正一步步走向物理学的“天花板”。


就在整个行业为突破1纳米物理极限而焦虑,甚至开始质疑“几纳米”是否已成为营销游戏时,华为,给出了一个截然不同的答案。


2026年5月25日,华为在ISCAS国际电路与系统研讨会上,华为公司董事、半导体业务部总裁何庭波发表题为《半导体新路径探索与实践》的主旨演讲,抛出一个颠覆性的论断:摩尔定律的本质,从来就不是“更小”,而是“更快”。


简单来说,“韬定律”的核心思想是在晶体管、电路、芯片、系统四个层级上系统性压缩信号延迟,目标是大幅减少“时间税”。


目前,华为已经用韬定律的思路设计了381款芯片,覆盖了从手机到服务器到AI加速器的全产品线。


从产业反馈来看,韬定律的系统优化思路已获得全行业普遍认可,但《赛博汽车》在沟通中,也有第三方芯片厂商坦言受制于标准化IP、DDR规范、成熟供应链体系束缚,除华为、英伟达等具备全栈软硬件自研与整机交付能力的头部厂商外,绝大多数芯片设计企业短期内无法完成芯片底层架构重构,仅能借鉴降时延设计思路。


01


跳出摩尔定律,锚定全链路时延优化


过去半个多世纪,摩尔定律主导全球芯片产业发展,依靠晶体管几何尺寸不断缩小实现密度与性能迭代。但迈入7nm制程节点后,EUV成本高企、量子漏电、缩放收益递减等问题集中爆发,单纯依靠光刻微缩的增长路径逐渐触顶。


在此背景下,华为经过六年技术沉淀推出韬定律,跳出“唯纳米论”,将全系统时间常数τ作为核心优化指标,建立器件-电路-芯片-系统四级协同优化体系。



按照何庭波在ISCAS演讲披露内容,韬定律落地的核心载体为逻辑折叠技术,区别于传统平面布线,该技术将单芯片内部逻辑单元拆分至多层有源晶圆,依托1.5μm超细间距混合键合实现垂直互连。今年秋季量产的麒麟芯片将首次规模化商用该技术,实测数据显示,芯片晶体管密度由155MTr/mm²提升至238MTr/mm²,核心能效提升41%,SRAM运行频率涨幅超40%;按照技术规划,依托多层逻辑堆叠迭代,2031年相关芯片有望实现等效1.4nm晶体管密度。



在系统侧,华为配套灵衢统一总线、Hi-ONE光互连技术,打通芯片、服务器跨层级数据传输壁垒,破解AI产业普遍存在的“算力闲置、数据搬运耗时过长”痛点,形成从单颗SoC到超算集群的完整优化方案。


02


逻辑折叠≠传统3D堆叠


韬定律面世后,市场频繁将逻辑折叠与行业已规模化应用的3D、2.5D堆叠混为一谈。多位封装与芯片设计从业者在行业交流中表示,二者虽共享混合键合、TSV等底层工艺,但在拆分粒度、设计逻辑上存在本质区别。


传统3D堆叠以模块粗拆分为主,CPU、缓存、存储各自做成独立裸片后堆叠拼接,同一模块内部电路仍沿用传统二维平面设计,HBM、AMD 3D V-Cache均遵循该路线,优化重心集中在芯片间带宽提升;而华为逻辑折叠实现标准单元级细拆分,同一个功能模块内的逻辑电路可分散排布在上下多层晶圆,通过垂直短线替代冗长平面走线,从芯片内部根源削减RC延迟。


北京大学集成电路学院在官网发表的《北京大学团队在面向“韬定律”3D逻辑折叠设计“真3D”EDA方向取得关键进展》一文也有类似的描述。


文章认为,真3D与赝3D的范式差异可以归结为以下两点。


其一,划分粒度。赝3D以整个模块为最小单位被分到某一片die,模块内部的所有标准单元必然位于同一片die;真3D则支持模块内自由划分,同一模块内的标准单元可以被分布到不同die,设计空间更大。


其二,优化空间。赝3D在每片die上各自进行优化,大量复用传统2D芯片的EDA工具,不允许跨die逻辑变换、移动等操作。真3D则将多die构建的整体空间作为设计空间,各设计阶段均在完整的三维设计空间中进行搜索和寻优,不限制跨die逻辑变换、移动等操作。



资料来源:北大集成电路学院官网;“赝3D(pseudo-3D)”流程(上图)vs“真3D(true-3D)”流程(下图):模块级划分vs模块内划分


03


理念全员借鉴,底层重构仅少数玩家可行


虽然技术思路很“性感”,但是要落地困难重重。


“很少有企业能像华为、英伟达一样以最终完整系统交付产品,大部分厂商只做单一SoC、MCU或者存储芯片,再由系统厂商整合。对于单芯片设计企业而言,产品研发高度依附DDR迭代路线、通用标准化IP生态,受制于现成供应链框架,没有能力打破现有体系、全盘重构芯片底层架构,仅能借鉴系统降时延的设计思路。”某芯片企业技术负责人孙先生这样对《赛博汽车》说道。


受上述产业分工约束,“韬定律”落地天然出现分层格局。其一,全栈巨头率先深度落地。华为拥有从芯片设计、封装、终端、服务器全链条自研能力,这样的企业才具备按照τ指标重构全系统架构,并能够完整落地整套方法论;其二,中小Fabless止步局部优化。国内多数芯片设计企业依赖通用IP、标准化存储接口,无法改动底层架构,仅在新品研发中增加全链路时延评估环节,优化片上缓存与计算单元互联线路;其三,通用芯片领域基本不落地逻辑折叠。MCU、低端消费电子芯片对性能密度需求有限,现有平面工艺+传统堆叠足以满足量产,仅在架构设计中参考时延优化思想。


孙先生在沟通中,将其类比新能源汽车产业发展路径,“新能源车替代燃油车,大方向明确,但受制于供应链、工具链、成本约束,三五年难以形成产业颠覆性变化,整体落地周期一般以十年为周期。”


除了芯片企业,“韬定律”也带动全产业链价值重估。封测端,长电科技、通富微电加速布局超细间距混合键合产线,现有产线逐步适配逻辑折叠样品封装需求;EDA端,华大九天等国产厂商启动真3D工具预研,补齐三维布局、跨层时序优化能力;光互连赛道,国内厂商围绕Hi-ONE技术路线迭代高密度板载光模块,光互联从通信行业加速切入算力硬件。


不可否认,华为要引导的是一条漫长且艰辛的转型发展之路。


但无论如何,华为“韬定律”的价值是值得肯定的。当全世界还在纳米数字的游戏中内卷,华为选择了这条更朴素、也更艰难的路——向时间要性能。从381款芯片的默默落地,到逻辑折叠技术在秋季麒麟芯片上的规模化亮剑,六年蛰伏,华为用自己的躬身实践,为整个半导体行业画出了一张全新的航海图。


当然,这张航海图的可靠性还需要时间来验证。


我们可以期待,或许很多年后,当人们回望中国半导体的突围史,会发现2026年的ISCAS演讲是一个标志性节点:从那一天起,我们不再问芯片“能做到几纳米”,而是问“能跑多快”。


“韬定律”的发布,让时间第一次站在了中国芯这一边。

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