企業(yè)發(fā)布新產(chǎn)品的事情見過(guò)很多了,但企業(yè)發(fā)布新定律的事情我還是頭一回見。
2026年5月25日,華為正式發(fā)布了韜(τ)定律,提出以“時(shí)間微縮”替代“幾何微縮”的研發(fā)思想,顛覆了芯片行業(yè)的發(fā)展理念,是中國(guó)在全球半導(dǎo)體領(lǐng)域首次提出指導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新原則。
這個(gè)定律的威力之大足以顛覆摩爾定律,西方的芯片企業(yè)不管愿不愿意,未來(lái)都必須得跟隨,也必須這么搞,沿著這條技術(shù)路線進(jìn)行研發(fā)。
根據(jù)華為這次公開宣布的數(shù)據(jù),其準(zhǔn)備在今年秋季,也就是幾個(gè)月后發(fā)布的新款手機(jī),其芯片的晶體管等效密度將達(dá)到238 MTr /平方毫米,約等于臺(tái)積電3納米的工藝水平。
同時(shí)華為還公布了基于韜(τ)定律的長(zhǎng)期技術(shù)路線圖,預(yù)計(jì)到2031年可以把芯片的晶體管密度達(dá)到等效于1.4納米制程的水平。
這一消息由華為公布,人民日?qǐng)?bào)確認(rèn)并全國(guó)通告。
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華為究竟是怎么做到的?韜(τ)定律和摩爾定律有何不同?到底什么是“時(shí)間微縮”,和傳統(tǒng)的芯片堆疊技術(shù)有何不同?
相關(guān)資料極其復(fù)雜,專業(yè)術(shù)語(yǔ)一籮筐,我看了頭發(fā)暈,挨個(gè)去查術(shù)語(yǔ)都是啥意思,啃了好長(zhǎng)時(shí)間終于弄明白了,現(xiàn)在轉(zhuǎn)化一下,用最直白易懂的語(yǔ)言告訴大家到底是咋回事。
傳統(tǒng)芯片研發(fā)遵循的是摩爾定律,大概意思就是在一張固定大小的紙上畫畫,用越來(lái)越細(xì)的筆去畫,就可以畫出越來(lái)越復(fù)雜的圖案,承載越來(lái)越多的信息。
從幾百納米的制程到幾十納米,再到幾納米,芯片的進(jìn)化實(shí)際上就是制程的進(jìn)化,也就是不斷追求更細(xì)的筆尖。
但摩爾定律已經(jīng)到了物理極限,因?yàn)榈搅?納米以下節(jié)點(diǎn)時(shí)量子隧穿就會(huì)開始發(fā)威,電子開始不斷無(wú)規(guī)則的"穿墻",引發(fā)芯片內(nèi)部漏電,導(dǎo)致芯片失去穩(wěn)定。
其物理臨界點(diǎn)是1.5納米,當(dāng)晶體管和晶體管之間的絕緣層小于1.5納米的時(shí)候,電子會(huì)直接大規(guī)模穿墻,致使芯片報(bào)廢。
而華為這次提出的,是在2031年推出等效于1.4納米制程的芯片,也就是說(shuō)突破了摩爾定律的理論物理極限1.5納米,卡著這個(gè)理論上不可能突破的臨界點(diǎn)去突破的。
怎么做到的?
以一張紙為例,上面寫滿了字,每一個(gè)字就是一個(gè)晶體管,傳統(tǒng)芯片的做法是把字寫的越來(lái)越小,只要能寫出更小的字,那這張紙上就可以放下更多的信息。
而堆疊芯片的做法就是把兩張紙黏在一起,這樣可以在字體大小沒(méi)有變化的情況下,承載的信息量也翻倍,但代價(jià)是體積翻倍,功耗翻倍,成本翻倍。
而韜(τ)定律的意思,是我們發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的運(yùn)行是靠這張紙里面不同字之間的信息交換產(chǎn)生的,但字A和字B的位置可能會(huì)距離很遠(yuǎn),通過(guò)很長(zhǎng)的線路進(jìn)行鏈接,通過(guò)這些線路進(jìn)行信息交換的時(shí)候,會(huì)產(chǎn)生很大的時(shí)間延遲以及很大的能量損耗。
如果我們把這里面損耗給減少,那就等于提升了芯片的計(jì)算效率,從效果上來(lái)說(shuō)比用更小的字計(jì)算速度還要快,同時(shí)功率不變甚至更低。
這個(gè)就是用“時(shí)間微縮”去替代“幾何微縮”,所謂時(shí)間微縮就是把晶體管和晶體管之間鏈接通道損耗的時(shí)間給減少,也就是“微縮”,去替代單純減少晶體管體積以便于塞下更多晶體管的做法。
實(shí)現(xiàn)“時(shí)間微縮”的手法,極其復(fù)雜,形象比喻的話,大概意思就是我們可以把這張紙給折疊起來(lái),大幅降低晶體管A到晶體管B之間的物理距離,把芯片從一個(gè)2D理念變成3D理念,類似于科幻小說(shuō)里說(shuō)的空間折疊從而星際穿梭大幅減少距離的思路,只是現(xiàn)實(shí)中我們無(wú)法實(shí)現(xiàn),但在芯片這個(gè)微觀領(lǐng)域可以通過(guò)一系列的手法變相實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)華為自己公布的技術(shù)路徑圖,2026年會(huì)完成對(duì)折1次(雙層),計(jì)算效率提升53.5%。2029年會(huì)完成對(duì)折1.5次(關(guān)鍵路徑三層),計(jì)算效率提升120%。2031年會(huì)完成對(duì)折2次(四層),計(jì)算效率提升200%,達(dá)到等效1.4納米的水平。
之所以折疊1次之后,計(jì)算效率不是翻倍而是只提升了53.5%,那是因?yàn)槿A為沒(méi)有把整張紙全部對(duì)折,而是只對(duì)折了關(guān)鍵部分或者說(shuō)目前有能力對(duì)折的部分,從而保證折疊后不會(huì)把“字”給折壞,所以留了很多空白(冗余設(shè)計(jì))沒(méi)有對(duì)折,等以后技術(shù)更強(qiáng)了再慢慢想辦法弄。
傳統(tǒng)芯片中,70%以上的面積和80%以上的功耗都浪費(fèi)在了互連線上而不是晶體管本身,所以華為這套理念的技術(shù)可挖掘空間是非常大的,在“后摩爾時(shí)代”為芯片技術(shù)的再度進(jìn)化打開了一條新路,以前從未有人走過(guò)的路。
為什么說(shuō)歐美芯片公司一定會(huì)跟隨這條技術(shù)路線?
因?yàn)槿A為的這個(gè)韜(τ)定律,對(duì)芯片制程是沒(méi)有限制的,不管什么芯片制程都可以用,華為提出的要在2031年實(shí)現(xiàn)等效1.4納米的芯片,意思是哪怕中國(guó)的芯片制程還停留在目前的水平,華為也能單純依靠“對(duì)折”芯片的手法把等效1.4納米的芯片給搞出來(lái)。
但如果在這個(gè)過(guò)程里,中國(guó)的芯片制程出現(xiàn)了提升,“對(duì)折”的紙張上寫的字更小更密了,那這個(gè)對(duì)折技術(shù)依然可以用,而且理所當(dāng)然的會(huì)擁有更高的計(jì)算效率,也就是說(shuō)可以更快的研發(fā)出1.4納米芯片,或者到時(shí)候我們能研發(fā)出等效1納米甚至零點(diǎn)幾納米的芯片。
對(duì)于歐美芯片廠商來(lái)說(shuō),這個(gè)道理也是一樣的,他們利用現(xiàn)有的先進(jìn)光刻機(jī),如果采用了華為的技術(shù),可以在目前的基礎(chǔ)上大幅提升芯片性能,不僅能直接打破1.5納米的物理極限,甚至搞出0.5納米的芯片都有可能。
所以歐美芯片廠商是肯定會(huì)跟隨這一技術(shù)路線的,哪怕只是為了自己賺錢都肯定要跟隨,必跟,不可能不跟。
如果歐美芯片廠商這么做了,那很顯然對(duì)其非常有利,那我們?yōu)槭裁匆嬖V他們這件事,這不是“泄密”或者“資敵”么?
不,公開告知這是陽(yáng)謀。
因?yàn)槿A為這么干已經(jīng)好多年了,不是今年才想起來(lái)這么干的,以前雙方的技術(shù)差距很大的時(shí)候我們確實(shí)是保密的,以防歐美廠商發(fā)現(xiàn)后突然警醒,導(dǎo)致我們拉進(jìn)技術(shù)差距的努力作廢。
但現(xiàn)在我們經(jīng)過(guò)評(píng)估后,認(rèn)為公開告訴也沒(méi)事了,同時(shí)可以把這個(gè)事情作為陽(yáng)謀來(lái)迫使歐美芯片廠商改變研發(fā)方向。
華為提出的這個(gè)韜(τ)定律,只是大概說(shuō)了一個(gè)思路,業(yè)內(nèi)人一聽就知道是行得通的,但具體怎么做,要怎么設(shè)計(jì)才能把“紙”給順利對(duì)折還不出事,那華為是沒(méi)有說(shuō)的,一切都需要?dú)W美芯片廠商從頭研發(fā),把華為過(guò)去七八年走過(guò)的路給重新走一遍。
傳統(tǒng)芯片制程已經(jīng)接近極限,華為這套辦法是目前歐美芯片廠商唯一還能繼續(xù)提升芯片能力的辦法,所以歐美芯片廠商必須跟。
但跟,就要掏錢去研發(fā),不僅要把華為過(guò)去七八年研發(fā)吃過(guò)苦全部吃一遍,而且還要吃更多,因?yàn)樵谶@條路上華為早就申請(qǐng)了大量的專利,把自己的研究成果都固化了,豎起了一座座專利墻。
華為當(dāng)初走這條路的時(shí)候,這條路是沒(méi)人的,是空的,只要找到一條能走的路就可以前行。
但歐美芯片廠商現(xiàn)在如果還想走這條路,那華為走過(guò)的路就都不能走了,需要自己重新找一條路,繞開華為的專利墻之后才能走。
很明顯難度要激增幾倍不止,因?yàn)樽詈米叩哪菞l路肯定已經(jīng)被華為走過(guò)了。
不想走那么彎的路,或者找不到新路繞不過(guò)去,那就只能來(lái)找華為談專利授權(quán)了,付費(fèi),然后華為拿到這些錢后就擁有了更強(qiáng)的研發(fā)力量和更快的研發(fā)速度。
而且歐美芯片廠商一旦把大量的資金拿去研發(fā)這個(gè)“時(shí)間微縮”技術(shù),或者拿出錢去購(gòu)買華為的專利授權(quán),那本來(lái)用于芯片研發(fā)的資金就變少了,技術(shù)再進(jìn)化的速度就變慢了。
那在芯片制程領(lǐng)域,中美之間拉進(jìn)的所需的時(shí)間就會(huì)迅速縮短,因?yàn)槲覀冞€是原速進(jìn)步,但歐美變慢了。
這是陽(yáng)謀,但歐美芯片廠商必須這么做,因?yàn)檫@么做最符合歐美芯片廠商自己的利益,如果他們不這么做而“友商”這么做了,那他們自己就會(huì)被淘汰,畢竟歐美芯片廠商可不止一家。
在這個(gè)過(guò)程中,中國(guó)國(guó)產(chǎn)芯片制程的每一次進(jìn)步,都會(huì)導(dǎo)致華為芯片實(shí)力的暴增,因?yàn)槿A為的那套對(duì)折技術(shù)和芯片制程屬于平行的技術(shù)進(jìn)化路線,而且雙方的威力是可以疊加的,且計(jì)算效率的提升是乘法疊加不是加法疊加。如果對(duì)折提升1倍能力,制程提升1倍能力,那最后出來(lái)的芯片能力提升的不是2倍,而是4倍,非常恐怖。
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華為現(xiàn)在放出這個(gè)韜(τ)定律的信息,是明著要求歐美芯片廠商改變自己的技術(shù)研發(fā)路線,重新調(diào)整研發(fā)資金的分配比例,減少對(duì)芯片制程的研發(fā)投入,同時(shí)準(zhǔn)備好向華為繳納專利費(fèi),而且還非常確定歐美芯片廠商會(huì)不得不這么干,沒(méi)有第二條路可以選擇。
未來(lái)如果大家都走這條“對(duì)折”技術(shù)路線的話,那中美的芯片廠商可就不是站在同一起跑線了,因?yàn)樵谶@個(gè)領(lǐng)域雙方拼的是純工程研發(fā)實(shí)力,沒(méi)有任何光刻機(jī)的限制,然后中國(guó)已經(jīng)領(lǐng)跑了七八年,積攢了大量經(jīng)驗(yàn)和研發(fā)工具以及成熟團(tuán)隊(duì),同時(shí)還在這條路上埋了一堆專利墻。
中國(guó)當(dāng)年追趕歐美芯片技術(shù)的時(shí)候有多難,現(xiàn)在歐美在這條新路上追趕中國(guó)就會(huì)有多難,芯片領(lǐng)域的先發(fā)優(yōu)勢(shì)大的離譜,把所有行業(yè)都算上都可以稱得上是最大的那個(gè)了。
中國(guó)一開始不說(shuō),默默先跑了七八年,覺(jué)得差不多了,先發(fā)優(yōu)勢(shì)已經(jīng)完全穩(wěn)固了,專利墻數(shù)量也足夠多了,然后才說(shuō)的,因?yàn)楝F(xiàn)在說(shuō)不僅不會(huì)讓歐美廠商有反超的可能,還可以通過(guò)收取專利費(fèi)讓自己跑的更快。
把以上這些再濃縮成更精煉的信息,那就是這次華為這次通過(guò)國(guó)家級(jí)平臺(tái)對(duì)外公布了一個(gè)事情,就是今年秋天時(shí)候,華為的新手機(jī)MATE90搭載的國(guó)產(chǎn)芯片,其計(jì)算效率約等于3納米芯片,且功耗也類似。
計(jì)算效率約等于3納米芯片,功耗也約等于3納米芯片,那這就是3納米芯片。
要檢測(cè)也非常簡(jiǎn)單,甚至都不用專業(yè)工具,因?yàn)楝F(xiàn)在很多手機(jī)游戲設(shè)計(jì)的極其吃芯片性能,沒(méi)有3納米芯片根本開不滿特效的手機(jī)游戲一大把。
到時(shí)候把所有特效都打開,不卡頓那就是3納米,玩起來(lái)不發(fā)燙那就是功耗也類似,鑒定方法就這么簡(jiǎn)單。
而且正式發(fā)布的時(shí)間只有三四個(gè)月了,也就是說(shuō)今天這個(gè)時(shí)間上,樣機(jī)甚至首批量產(chǎn)芯片都早已經(jīng)生產(chǎn)出來(lái)了,不然根本來(lái)不及秋季發(fā)布。
而首批量產(chǎn)芯片也肯定是已經(jīng)被國(guó)家核實(shí)過(guò)確實(shí)有等效3納米的相關(guān)水平了,國(guó)家才會(huì)發(fā)布華為2031年能發(fā)布等效1.4納米芯片的新聞,這種事可不能開玩笑的,不可能說(shuō)一家企業(yè)自己說(shuō)什么然后央視就報(bào)什么,至少得有個(gè)差不多才能報(bào)。
同時(shí)根據(jù)中國(guó)的“國(guó)家傳統(tǒng)”以及華為過(guò)去的“歷史行為”,雖然華為說(shuō)是2029年出二代產(chǎn)品,2031年出三代產(chǎn)品,但實(shí)際上基本都會(huì)更早,一般都會(huì)預(yù)留充分的時(shí)間以防萬(wàn)一。
雖然打天津大家內(nèi)部研究后都覺(jué)得只要30個(gè)小時(shí),實(shí)際上也只花了29個(gè)小時(shí),但與會(huì)同志一致認(rèn)為如果要對(duì)外報(bào),那還是要報(bào)3天的,也只愿意在3天這個(gè)數(shù)字上簽字。
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