沒有先進(jìn)光刻機(jī)也能造出高端芯片，華為發(fā)表的“韜(τ)定律”是什么？

過去半個(gè)多世紀(jì)，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)始終遵循著一個(gè)核心規(guī)律——摩爾定律。

1965年，英特爾聯(lián)合創(chuàng)始人戈登·摩爾提出，芯片上的晶體管數(shù)量大約每兩年翻一倍。其背后的本質(zhì)，是通過不斷縮小晶體管尺寸，在同樣面積內(nèi)集成更多晶體管，從而推動芯片性能提升、成本下降。

過去幾十年間，從90nm（納米）、28nm一路演進(jìn)到如今的3nm、2nm，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基本沿著“幾何縮微”的路線持續(xù)發(fā)展。但隨著先進(jìn)制程不斷逼近物理極限，這一路徑正面臨越來越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

一方面，晶體管尺寸逼近物理極限；另一方面，先進(jìn)制程的研發(fā)與制造成本急劇攀升，如今建設(shè)一條先進(jìn)的晶圓制造產(chǎn)線需要幾百億美元投資。也就是說，晶體管“幾何縮微”正在失去經(jīng)濟(jì)意義。

當(dāng)前晶體管尺寸逼近物理極限（資料圖/圖文無關(guān)）

如何跨越傳統(tǒng)工藝路徑的局限，探索出一條全新的可持續(xù)演進(jìn)路線，以滿足當(dāng)下呈指數(shù)級攀升的計(jì)算性能需求，已成為全球半導(dǎo)體行業(yè)亟待攻克的共同難題。

5月25日，在電氣電子工程師學(xué)會（IEEE）舉辦的“國際電路系統(tǒng)研討會ISCAS 2026”上，華為董事、半導(dǎo)體業(yè)務(wù)部總裁何庭波發(fā)表“韜（τ）定律”。這也是中國在全球半導(dǎo)體領(lǐng)域首次提出指導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新原則。

華為董事、半導(dǎo)體業(yè)務(wù)部總裁何庭波發(fā)表“韜（τ）定律”（圖片來源：華為官網(wǎng)）

“韜(τ)定律”是什么？

τ在物理學(xué)中代表時(shí)間常數(shù)，可以理解為一個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)和傳播信號所需的“基礎(chǔ)耗時(shí)”。華為的韜（τ）定律，核心是用“時(shí)間縮微”替代“幾何縮微”——不再只盯著把晶體管做得更小，而是通過邏輯折疊等創(chuàng)新技術(shù)，持續(xù)壓縮信號傳播時(shí)延，提升系統(tǒng)整體效率。

而實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)，叫做“邏輯折疊”。傳統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)中，邏輯單元和功能模塊通常基于二維平面布局。在簡單電路中，信號路徑較短，延遲可控，但隨著芯片規(guī)模擴(kuò)大、集成度不斷提高，關(guān)鍵信號的傳輸路徑變得越來越繞、越來越長，信號在傳輸過程中產(chǎn)生更高的延遲、功耗。

邏輯折疊的思路，是把原本平面的電路布局“折疊”起來，讓那些原本隔得很遠(yuǎn)的關(guān)鍵模塊在物理距離上變得更近，從而大幅縮短信號要走的路。

據(jù)何庭波介紹，韜（τ）定律已構(gòu)建貫穿器件、電路、芯片到系統(tǒng)層面的多層級協(xié)同優(yōu)化體系。比如，在電路層面，通過邏輯折疊技術(shù)突破傳統(tǒng)平面布局的物理邊界，縮短關(guān)鍵路徑的走線長度并有效降低信號傳播的電阻和電容負(fù)載，實(shí)現(xiàn)晶體管密度和電路性能大幅提升；在芯片層面，通過“軟件、架構(gòu)、芯片”的全棧軟硬芯協(xié)同設(shè)計(jì)，基于實(shí)際工作負(fù)載實(shí)現(xiàn)指令流和數(shù)據(jù)流的細(xì)粒度控制，提高系統(tǒng)級并行度和效率，降低端到端執(zhí)行時(shí)間。

對中國半導(dǎo)體而言，如果“韜（τ）定律”最終被證明具備可持續(xù)的工程價(jià)值，那么未來半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)對先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)的依賴程度可能有所下降。芯片公司可能不再一味追求“最先進(jìn)的工藝”，而是轉(zhuǎn)向“成熟工藝+系統(tǒng)級創(chuàng)新”的綜合能力競爭。

2031年將達(dá)到1.4納米制程的同等水平

值得注意的是，“韜（τ）定律”并非停留在理論階段。據(jù)何庭波介紹，在過去6年的實(shí)踐中，基于“韜（τ）定律”，華為已成功設(shè)計(jì)和量產(chǎn)了381款芯片，覆蓋千行百業(yè)的需求。

在消費(fèi)電子領(lǐng)域，最受關(guān)注的當(dāng)屬麒麟芯片。“將于2026年秋季面世的‘麒麟芯片2026’是邏輯折疊技術(shù)的首次成功實(shí)施，它基于全新的自由邏輯設(shè)計(jì)理念，由單層擴(kuò)展至雙層，并實(shí)現(xiàn)晶體管密度等指標(biāo)的大幅提升。”何庭波說。

“麒麟芯片2026”將于2026年秋季面世（資料圖/圖文無關(guān)）

她還回顧了華為手機(jī)芯片的回歸之路——2020年后，與合作伙伴一起，華為付出了巨大努力使手機(jī)芯片重回市場。2025年推出麒麟9030Pro后，華為手機(jī)芯片進(jìn)入性能“飽和區(qū)”。為此，華為基于以“時(shí)間縮微”替代“幾何縮微”的新定律，找到了新的路徑，使手機(jī)芯片性能實(shí)現(xiàn)階躍式提升。“諸如此類的大量創(chuàng)新，會逐步落地到2027年及之后的量產(chǎn)芯片中。”

展望未來，何庭波預(yù)計(jì)，到2031年，基于“韜(τ)定律”的高端芯片晶體管密度將達(dá)到1.4納米制程的同等水平。她在演講最后還強(qiáng)調(diào)：“我們新芯片的性能完全可以持續(xù)對標(biāo)另外一條路徑。未來一定屬于開放合作。在半導(dǎo)體演進(jìn)的路徑上，沒有一家企業(yè)可以獨(dú)自完成所有答案。在‘韜(τ)定律’的路徑下，我們期待與全球科學(xué)家、工程師和產(chǎn)業(yè)伙伴緊密合作，共同推動半導(dǎo)體與電子產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展。”