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芯片制造的终极目标是提供更高效的计算,摩尔定律给出的思路是,在单位面积里塞进尽可能多的晶体管。我们常说的 14 纳米、7 纳米、5 纳米、1 纳米,指的就是晶体管密度,数字越小,单位面积里的晶体管越多,计算效率就越高。
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但想要堆更多晶体管,就必须用到 EUV 光刻机,我们恰恰卡在了这里。由于拿不到先进光刻机,国内制程只能做到 14 到 7 纳米,而像英伟达、苹果这类能拿到先进制程的企业,芯片已经能做到 3 纳米、1 纳米。如果一直在这条路上追赶,我们只能被动等光刻机,毫无主动权。
如果造不出更多晶体管,能不能让单个晶体管在单位时间里算更多次?比如一个晶体管原本一秒算一次,现在让它一秒算十次,效果岂不是和十个晶体管一样?
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这就是滔定率的核心逻辑,它不再把核心变量放在 “堆密度” 的空间层面,而是转向 “提效率” 的时间层面。华为官方定下目标,到 2031 年,基于滔定率制造的高性能算力芯片,效率将等效于 1.4 纳米先进工艺的水平。
很多人听说过 “逻辑折叠”,这是实现滔定率的关键一步。
在摩尔定律的视角下,芯片是二维的,只能在平面上雕刻更多晶体管,但晶体管单独无法工作,必须和导线、电容、电阻连成电路才能实现功能。如今,电路已经超过晶体管,成为决定芯片性能的核心因素 —— 芯片跑得慢,不是晶体管算力不够,而是信号在绕来绕去的线路里浪费了太多时间,这就是 “互联墙” 瓶颈。
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传统的 3D 封装,比如高带宽存储芯片 HBM,是把多个完整芯片堆叠在一起,每层都能独立工作,本质是 “凑数量”。但逻辑折叠不一样,它堆叠的是同一芯片的不同层级,不需要单独工作,通过立体布线让线路直来直去,既缩短了信号传输路径,也减少了路径间的干扰,从电路层面解决了互联墙的问题。
逻辑折叠和传统 3D 封装不是竞争关系,而是互补:华为麒麟芯片里,逻辑折叠可以提升计算效率,存储部分依然可以用 HBM 技术。
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如果说逻辑折叠解决的是单芯片的速度问题,Chiplet 互联解决的就是不同芯片的协同问题。比如今年秋天将推出的麒麟 SOC,集成了 CPU、GPU、NPU,哪怕 NPU 算力再强,其他部件跟不上也没用。
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过去我们一直追赶着国际先进制程的脚步,相当于跟着别人定好的规则跑,非常被动。但滔定率不一样,它是我们自己定义的新框架,从战略层面掌握了主动权。
有人会质疑,滔定率刚提出来还没大规模工程化验证,值得这么兴奋吗?不妨看看摩尔定律的价值:最早摩尔提出的晶体管翻倍周期是 12 个月,后来修正为 24 个月,最终市场跑出来的周期是 18 个月。
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真正让摩尔定律推动行业进步的,不是那个数字本身,而是它成了整个产业的奋斗目标,让英特尔和产业链都投入资金研发,最终把预想变成现实。
现在华为提出滔定率,起到的正是类似的作用:它会把中国乃至全球的工程师、投资人的注意力汇聚到同一个变量下,让创新协同产生合力,推动中国半导体产业走出一条自我实现的全新路径。当然,这项技术还有很长的路要走,但从提出新范式的那一刻起,我们就不再是被动追赶的局面了。
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