「韬」光养「芯」|华为的“韬定律”是甚么? 跟摩尔定律有何不同?
在5月25日召开的2026国际电路与系统研讨会上,华为公司董事、半导体业务部总裁何庭波发布“韬(τ)定律”。基于该定律,华为过去六年已成功设计并量产了381款芯片,预计到2031年,华为高端芯片电晶体密度将达到1.4纳米制程的同等水平。
“韬定律”是什么?它是否有望突破曾经的“铁律”摩尔定律,在半导体领域开辟出一条新的道路?
摩尔定律已“撞墙”
综合《中国电子报》、《南方日报》报道,要理解“韬定律”这个新方向,需先了解已经引领着半导体行业演进近半个世纪的摩尔定律(Moore's law)。
1965年,快捷半导体和英特尔创始人之一高登·摩尔(Gordon Earle Moore)提出摩尔定律,他称,集成电路上的电晶体数量大约每两年翻一番,也意味着芯片的性能大约会每隔两年翻一倍。
因此,过去数十年里,半导体的发展进步遵循摩尔定律,行业也有了一套非常好懂的演进语言:7纳米、5纳米、3纳米、2纳米,那就是依靠制程工艺,缩小电晶体的尺寸,以达成更高的集成度、更好的性能和更低的成本,这也成为芯片性能判断标准。
数字愈来愈小,很快就逼近物理极限,电晶体已经小到几个纳米级别,大约是几十个原子排成一排的宽度。再往下缩,量子隧穿效应会让电子不受控制地“漏”出去,让电晶体不再可靠。
此外,造一条3纳米芯片的生产线,投资动辄近200亿美元,折合人民币超千亿元。这导致全球范围内能跟进投产的工厂只剩下两三家。
电晶体尺寸缩微意味着更快的开关速度和更短的信号传输距离,但如今如果电晶体不能像过去继续变小,计算还能怎么继续变快?这便是韬定律提出的背景。
为什么用“韬”(τ)命名?
“韬”是希腊字母τ(tau)的音译。在电路理论中,τ代表时间常数——信号从一种状态切换到另一种状态需要的时间。τ越小,电路切换越快。
这也是韬定律的核心逻辑:以时间为指标的优化道路。
过去摩尔定律降低τ的办法是电晶体变小→电路变短→τ自然变小。韬定律则反过来,以“时间缩微”替代“几何缩微”,以系统性降低时间常数(韬τ)为目标,通过逻辑折叠等创新技术,持续压缩信号传播时延,不断提升电晶体密度。
四个层级的优化
《联合早报》指出,不同于摩尔定律聚焦电晶体尺寸优化,韬定律提出从电晶体、电路、芯片和系统四个层级做出优化。何庭波星期一发布于《中国科学:信息科学》、题为《多层电子系统的时间尺度理论》的论文中,对四个层级的优化方向作出阐述。
具体包括:在电晶体层级优化电阻和寄生电容等;在电路层级优化信号传输阻容延迟,依托垂直集成缩短布线长度;在芯片层级优化架构设计、流水线配置等;在系统层级优化通信协议、组网架构等。
“韬定律”在半导体市场行得通吗?
在2020年5月至今年5月间,华为面向移动、人工智能(AI)、汽车、工业、基础设施领域,已完成381款芯片量产落地,并称“全产品矩阵验证τ时间缩放理论成立”。
值得注意的是,华为今年秋季发布的新一代麒麟手机芯片,将完整采用韬定律的“逻辑折叠”技术。这被认为是检验韬定律能否跑通的重要节点。
另据何庭波透露,到2031年,基于韬定律的高端芯片,电晶体密度将达到1.4纳米制程的同等水平。
《联合早报》指出,目前,中国大陆目前最先进的芯片制造工艺,普遍被认为处于7纳米水平。全球最大的芯片制造商台积电,目前已推进2纳米制造技术,并计划在2029年开始1.4纳米量产。
台湾资深半导体产业顾问陈子昂表示,从物理学角度来看,很多理论都可以推导出来,但关键在于能否实现商业化。目前市面上主流的晶圆设备仍以平面工艺为基础,而韬定律采用电晶体堆叠的方式,现有设备能否生产仍是一个问题。
另据《央视新闻》报道,摩尔定律从提出到被行业接受,用了10年的时间。而在后摩尔时代的竞争,不会只看谁的电晶体更小,还会看谁的信息系统更高效。
何庭波称,未来5年到10年,半导体行业将遇到瓶颈,一定会认真思考“韬(τ)定律”这条路径。