企业发布新产品的事情见过很多了,但企业发布新定律的事情我还是头一回见。
2026年5月25日,华为正式发布了韬(τ)定律,提出以“时间微缩”替代“几何微缩”的研发思想,颠覆了芯片行业的发展理念,是中国在全球半导体领域首次提出指导产业发展的新原则。
这个定律的威力之大足以颠覆摩尔定律,西方的芯片企业不管愿不愿意,未来都必须得跟随,也必须这么搞,沿着这条技术路线进行研发。
根据华为这次公开宣布的数据,其准备在今年秋季,也就是几个月后发布的新款手机,其芯片的晶体管等效密度将达到238 MTr /平方毫米,约等于台积电3纳米的工艺水平。
同时华为还公布了基于韬(τ)定律的长期技术路线图,预计到2031年可以把芯片的晶体管密度达到等效于1.4纳米制程的水平。
这一消息由华为公布,人民日报确认并全国通告。
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华为究竟是怎么做到的?韬(τ)定律和摩尔定律有何不同?到底什么是“时间微缩”,和传统的芯片堆叠技术有何不同?
相关资料极其复杂,专业术语一箩筐,我看了头发晕,挨个去查术语都是啥意思,啃了好长时间终于弄明白了,现在转化一下,用最直白易懂的语言告诉大家到底是咋回事。
传统芯片研发遵循的是摩尔定律,大概意思就是在一张固定大小的纸上画画,用越来越细的笔去画,就可以画出越来越复杂的图案,承载越来越多的信息。
从几百纳米的制程到几十纳米,再到几纳米,芯片的进化实际上就是制程的进化,也就是不断追求更细的笔尖。
但摩尔定律已经到了物理极限,因为到了2纳米以下节点时量子隧穿就会开始发威,电子开始不断无规则的"穿墙",引发芯片内部漏电,导致芯片失去稳定。
其物理临界点是1.5纳米,当晶体管和晶体管之间的绝缘层小于1.5纳米的时候,电子会直接大规模穿墙,致使芯片报废。
而华为这次提出的,是在2031年推出等效于1.4纳米制程的芯片,也就是说突破了摩尔定律的理论物理极限1.5纳米,卡着这个理论上不可能突破的临界点去突破的。
怎么做到的?
以一张纸为例,上面写满了字,每一个字就是一个晶体管,传统芯片的做法是把字写的越来越小,只要能写出更小的字,那这张纸上就可以放下更多的信息。
而堆叠芯片的做法就是把两张纸黏在一起,这样可以在字体大小没有变化的情况下,承载的信息量也翻倍,但代价是体积翻倍,功耗翻倍,成本翻倍。
而韬(τ)定律的意思,是我们发现系统的运行是靠这张纸里面不同字之间的信息交换产生的,但字A和字B的位置可能会距离很远,通过很长的线路进行链接,通过这些线路进行信息交换的时候,会产生很大的时间延迟以及很大的能量损耗。
如果我们把这里面损耗给减少,那就等于提升了芯片的计算效率,从效果上来说比用更小的字计算速度还要快,同时功率不变甚至更低。
这个就是用“时间微缩”去替代“几何微缩”,所谓时间微缩就是把晶体管和晶体管之间链接通道损耗的时间给减少,也就是“微缩”,去替代单纯减少晶体管体积以便于塞下更多晶体管的做法。
实现“时间微缩”的手法,极其复杂,形象比喻的话,大概意思就是我们可以把这张纸给折叠起来,大幅降低晶体管A到晶体管B之间的物理距离,把芯片从一个2D理念变成3D理念,类似于科幻小说里说的空间折叠从而星际穿梭大幅减少距离的思路,只是现实中我们无法实现,但在芯片这个微观领域可以通过一系列的手法变相实现。
根据华为自己公布的技术路径图,2026年会完成对折1次(双层),计算效率提升53.5%。2029年会完成对折1.5次(关键路径三层),计算效率提升120%。2031年会完成对折2次(四层),计算效率提升200%,达到等效1.4纳米的水平。
之所以折叠1次之后,计算效率不是翻倍而是只提升了53.5%,那是因为华为没有把整张纸全部对折,而是只对折了关键部分或者说目前有能力对折的部分,从而保证折叠后不会把“字”给折坏,所以留了很多空白(冗余设计)没有对折,等以后技术更强了再慢慢想办法弄。
传统芯片中,70%以上的面积和80%以上的功耗都浪费在了互连线上而不是晶体管本身,所以华为这套理念的技术可挖掘空间是非常大的,在“后摩尔时代”为芯片技术的再度进化打开了一条新路,以前从未有人走过的路。
为什么说欧美芯片公司一定会跟随这条技术路线?
因为华为的这个韬(τ)定律,对芯片制程是没有限制的,不管什么芯片制程都可以用,华为提出的要在2031年实现等效1.4纳米的芯片,意思是哪怕中国的芯片制程还停留在目前的水平,华为也能单纯依靠“对折”芯片的手法把等效1.4纳米的芯片给搞出来。
但如果在这个过程里,中国的芯片制程出现了提升,“对折”的纸张上写的字更小更密了,那这个对折技术依然可以用,而且理所当然的会拥有更高的计算效率,也就是说可以更快的研发出1.4纳米芯片,或者到时候我们能研发出等效1纳米甚至零点几纳米的芯片。
对于欧美芯片厂商来说,这个道理也是一样的,他们利用现有的先进光刻机,如果采用了华为的技术,可以在目前的基础上大幅提升芯片性能,不仅能直接打破1.5纳米的物理极限,甚至搞出0.5纳米的芯片都有可能。
所以欧美芯片厂商是肯定会跟随这一技术路线的,哪怕只是为了自己赚钱都肯定要跟随,必跟,不可能不跟。
如果欧美芯片厂商这么做了,那很显然对其非常有利,那我们为什么要告诉他们这件事,这不是“泄密”或者“资敌”么?
不,公开告知这是阳谋。
因为华为这么干已经好多年了,不是今年才想起来这么干的,以前双方的技术差距很大的时候我们确实是保密的,以防欧美厂商发现后突然警醒,导致我们拉进技术差距的努力作废。
但现在我们经过评估后,认为公开告诉也没事了,同时可以把这个事情作为阳谋来迫使欧美芯片厂商改变研发方向。
华为提出的这个韬(τ)定律,只是大概说了一个思路,业内人一听就知道是行得通的,但具体怎么做,要怎么设计才能把“纸”给顺利对折还不出事,那华为是没有说的,一切都需要欧美芯片厂商从头研发,把华为过去七八年走过的路给重新走一遍。
传统芯片制程已经接近极限,华为这套办法是目前欧美芯片厂商唯一还能继续提升芯片能力的办法,所以欧美芯片厂商必须跟。
但跟,就要掏钱去研发,不仅要把华为过去七八年研发吃过苦全部吃一遍,而且还要吃更多,因为在这条路上华为早就申请了大量的专利,把自己的研究成果都固化了,竖起了一座座专利墙。
华为当初走这条路的时候,这条路是没人的,是空的,只要找到一条能走的路就可以前行。
但欧美芯片厂商现在如果还想走这条路,那华为走过的路就都不能走了,需要自己重新找一条路,绕开华为的专利墙之后才能走。
很明显难度要激增几倍不止,因为最好走的那条路肯定已经被华为走过了。
不想走那么弯的路,或者找不到新路绕不过去,那就只能来找华为谈专利授权了,付费,然后华为拿到这些钱后就拥有了更强的研发力量和更快的研发速度。
而且欧美芯片厂商一旦把大量的资金拿去研发这个“时间微缩”技术,或者拿出钱去购买华为的专利授权,那本来用于芯片研发的资金就变少了,技术再进化的速度就变慢了。
那在芯片制程领域,中美之间拉进的所需的时间就会迅速缩短,因为我们还是原速进步,但欧美变慢了。
这是阳谋,但欧美芯片厂商必须这么做,因为这么做最符合欧美芯片厂商自己的利益,如果他们不这么做而“友商”这么做了,那他们自己就会被淘汰,毕竟欧美芯片厂商可不止一家。
在这个过程中,中国国产芯片制程的每一次进步,都会导致华为芯片实力的暴增,因为华为的那套对折技术和芯片制程属于平行的技术进化路线,而且双方的威力是可以叠加的,且计算效率的提升是乘法叠加不是加法叠加。如果对折提升1倍能力,制程提升1倍能力,那最后出来的芯片能力提升的不是2倍,而是4倍,非常恐怖。
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华为现在放出这个韬(τ)定律的信息,是明着要求欧美芯片厂商改变自己的技术研发路线,重新调整研发资金的分配比例,减少对芯片制程的研发投入,同时准备好向华为缴纳专利费,而且还非常确定欧美芯片厂商会不得不这么干,没有第二条路可以选择。
未来如果大家都走这条“对折”技术路线的话,那中美的芯片厂商可就不是站在同一起跑线了,因为在这个领域双方拼的是纯工程研发实力,没有任何光刻机的限制,然后中国已经领跑了七八年,积攒了大量经验和研发工具以及成熟团队,同时还在这条路上埋了一堆专利墙。
中国当年追赶欧美芯片技术的时候有多难,现在欧美在这条新路上追赶中国就会有多难,芯片领域的先发优势大的离谱,把所有行业都算上都可以称得上是最大的那个了。
中国一开始不说,默默先跑了七八年,觉得差不多了,先发优势已经完全稳固了,专利墙数量也足够多了,然后才说的,因为现在说不仅不会让欧美厂商有反超的可能,还可以通过收取专利费让自己跑的更快。
把以上这些再浓缩成更精炼的信息,那就是这次华为这次通过国家级平台对外公布了一个事情,就是今年秋天时候,华为的新手机MATE90搭载的国产芯片,其计算效率约等于3纳米芯片,且功耗也类似。
计算效率约等于3纳米芯片,功耗也约等于3纳米芯片,那这就是3纳米芯片。
要检测也非常简单,甚至都不用专业工具,因为现在很多手机游戏设计的极其吃芯片性能,没有3纳米芯片根本开不满特效的手机游戏一大把。
到时候把所有特效都打开,不卡顿那就是3纳米,玩起来不发烫那就是功耗也类似,鉴定方法就这么简单。
而且正式发布的时间只有三四个月了,也就是说今天这个时间上,样机甚至首批量产芯片都早已经生产出来了,不然根本来不及秋季发布。
而首批量产芯片也肯定是已经被国家核实过确实有等效3纳米的相关水平了,国家才会发布华为2031年能发布等效1.4纳米芯片的新闻,这种事可不能开玩笑的,不可能说一家企业自己说什么然后央视就报什么,至少得有个差不多才能报。
同时根据中国的“国家传统”以及华为过去的“历史行为”,虽然华为说是2029年出二代产品,2031年出三代产品,但实际上基本都会更早,一般都会预留充分的时间以防万一。
虽然打天津大家内部研究后都觉得只要30个小时,实际上也只花了29个小时,但与会同志一致认为如果要对外报,那还是要报3天的,也只愿意在3天这个数字上签字。
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