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当晶体管幼无可幼 ,那就让电子跑得更快!上海交大钻研员解读华为“韬定律”

近日 ,华为提出的“韬(τ)定

作者:李乔慧
颁布功夫:2026-06-04 14:21:45
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当晶体管幼无可幼 ,那就让电子跑得更快!上海交大钻研员解读华为“韬定律”

近日 ,华为提出的“韬(τ)定律”引发半导体产业界和学术界热议 ,也带来各界对后摩尔时期芯片机能提升新蹊径的等待。萦绕“韬定律”到底是什么、它与摩尔定律有何分歧、能否成为可持续产业路线等问题 ,记者采访了上海交通大学集成电路学院(信息与电子工程学院)钻研员景乃锋。他的钻研方向蕴含大算力高能效芯片、GPGPU(通用图形处置器)、存算一体及近存推算等。

问:“韬定律”是什么?它和摩尔定律有何分歧?

景乃锋:韬定律不是像牛顿定律那样的物理定律 ,更像是一条被实际证明的工程路线。“τ”是电路中表征功夫常数的希腊字母 ,用于暗示RC(电阻-电容)延长;映ち苏庖环 ,提出在器件、电路、芯片、系统等多个层级上 ,利用各类技术及其组合 ,通过将延时缩幼 ,实现机能持续提升。

通俗地说 ,“功夫缩微”缩的是延时 ,蕴含各个层级上信号传布的延时。降低延时 ,正本就是集成电路、芯片和电子系统钻营速杜纂机能提升的主题指标之一。

摩尔定律着眼于“空间微缩” ,即在物理上把晶体管做幼 ,以降低延时并提升集成度。从前几十年 ,缩幼晶体管尺寸是推动半导体产业发展的重要动力 ,但它并不是降低延时的唯一伎俩。当前 ,先进工艺越来越贵 ,收益却越来越幼 ,尤其在先进造程获取受限的情况下 ,若何利用可获得的工艺持续提升机能 ,就变得越发重要。

摩尔定律在工艺和器件层面 ,通过空间微缩降低延时;韬定律则给出了更多维度。电路级能够通过逻辑折叠 ,更具体地说蕴含三维堆叠、混合键合等技术 ,提升单元面积集成度 ,拉近?橹涞木嗬 ,降低数据传输延长和功耗;芯片级能够通过架构设计、高速互连降低延长;系统级则能够通过工作优化、和谈优化、调杜着化等降低服务延长。

早期 ,摩尔定律的有效性覆盖了其他技术的重要性。随着后摩尔时期器件级延长降低的成本越来越高、收益越来越幼 ,单纯依赖传统工艺提升机能的蹊径局限越发显著;痪浠八 ,韬定律突破的正是这种蹊径依赖。

问:从学术和技术演进角度看 ,“τ路线”是全新方向吗?

景乃锋:从学术和技术演进角度看 ,芯片机能提升自身就是由工艺和架构双轮驱动发展的。在工艺受限前提下 ,架构发展成为另一重要动力。图灵奖得主大卫·帕特森(David Patterson)和约翰·亨尼斯(John Hennessy)早在2017年就提出 ,将来十年是推算机架构发展的黄金时期。

器件、电路、系统层面也有好多钻研和发展方向。例如英伟达提出的黄氏定律 ,也谈到通过软硬件协同优化 ,即系统层面的优化 ,持续提升GPU(图形处置器)机能。因而 ,韬定律给出的蹊径拥有代表性 ,更切合我国集成电路产业的发展示状。

在上海交大 ,我们课题组的钻研方向蕴含三维芯片、芯粒技术、近存推算、存算一体、GPGPU等。这些方向同样关注数据传输瓶颈、功耗和能效问题。好比近存推算和存算一体 ,在突破数据传输瓶颈 ,也就是存储墙的同时 ,对能效提升也有援手。韬定律更强调“延时即机能” ,在功耗、面积等其他指标优化上 ,也能间接阐扬作用。

问:华为提到的“逻辑折叠”“系统折叠” ,与芯粒(Chiplet)、三维堆叠(3D stacking)、晶圆基板上芯片封装(CoWoS)、光互连等技术是什么关系?

景乃锋:韬定律给出的是一个发展方向 ,其实现蕴含器件、电路、芯片、系统等多个层级多种技术的组合;谧陨碓诼呒鄣、统一总线以及Hi-ONE等方面的索求和实际 ,率先证实了这些技术的可用性和有效性。

这些索求和实际也是学术界和工业界近年来关注的热点技术 ,与上述技术存在亲昵关联。这些技术并不都是华为创造的 ,但华为通过解决一系列复杂的工程技术难题 ,率先矫捷利用这些技术 ,系统化实现工艺受限前提下集成电路机能持续提升。

问:“韬路线”距离成为真正可规;⒖沙中牟德废呋嵊卸嘣?

景乃锋:韬路线蕴含器件、电路、芯片、系统等多个层级多种技术 ,其内涵并不是至死不变的 ,因而瓶颈也分歧 ,每种技术都存在各自必要解决的新问题。好比三维堆叠带来的热问题、应力问题 ,就是新技术路线带来的新问题 ,学术界和工业界都在持续索求。

从宏观上讲 ,难点在于若何将这些技术有机地与需要结合 ,并系统化解决其中出现的新问题 ,使其在现实产品中切实阐扬作用。

EDA(电子设计自动化)工具是从解决这些问题共性步骤中提炼出的工具集中 ,能够将可行经验和步骤赋能其他从业者 ,形成规;⒊中牟德废。同时 ,学科交叉、产教融合的人才造就 ,也是推动这一路线规;⒊中⒄沟闹魈舛。

问:从中国芯片产业发展的角度看 ,您若何理解华为提出“韬定律”的意思?

景乃锋:后摩尔时期意味着单纯靠“空间微缩”免费提高机能的时期实现 ,由此触发人们突破传统蹊径依赖 ,追求新步骤和新蹊径。结合国内集成电路局势 ,这一点变得更受关注。

将来十年 ,芯片行业主题竞争变量一方面来自集成电路产业内部 ,谁可能在“功夫缩微”与系统级优化受骗先 ,谁就能主导我国甚至全球芯片新格局;另一方面来自表部需要端 ,人为智能的需要将直接影响芯片行业发展。

韬定律指了然从“空间”到“功夫”的发展范式变动 ,它为中国芯片产业启发了一条不单纯依赖先进工艺的自主可控路路 ,对于解决我国集成电路产业面对的“卡脖子”问题拥有现实意思。它不是颠覆摩尔定律 ,而是启发了第二主赛路 ,也体现了我国集成电路从“追随”到“引领”的汗青性转变。

栏目编纂:郜阳

起源:作者:新民晚报 易蓉

 

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