Компания Huawei предложила «Закон Дао», чтобы определить собственное направление развития отечественных чипов.

25 мая в Шанхае состоялся Международный симпозиум по схемотехнике (ISCAS) 2026, организованный Институтом инженеров электротехники и электроники (IEEE).

На конференции Хэ Тинбо, президент подразделения полупроводников компании Huawei, выступил с речью под названием «Изучение и практика новых путей развития полупроводниковой отрасли», предложив совершенно новый закон о развитии полупроводниковой промышленности:

«Миниатюризация времени» должна заменить «геометрическую миниатюризацию» в качестве нового руководящего принципа для эволюции полупроводников и электронных систем. Благодаря инновационным технологиям, таким как логическое свертывание, необходимо постоянно сокращать задержки распространения сигнала и увеличивать плотность транзисторов, тем самым обеспечивая непрерывную эволюцию полупроводников и электронных систем.

Фото | Weibo @People's Daily

Эта новая теория, которая соперничает с законом Мура, существующим уже более 50 лет, компания Huawei называет «законом масштабирования Тау».

Что такое закон Дао?

Что касается закона Дао, первое, что нам нужно знать, это:

В выражении «Закон Тао» «Тао» обозначает не имя человека, как в законе Мура, а постоянную времени τ (греческая буква тау) в проектировании интегральных схем.

Понятие τ само по себе очень простое. Оно представляет собой скорость изменения напряжения сигнала (заряда или разряда) в цепи и может быть рассчитано с помощью базовой формулы τ = сопротивление R × емкость C.

В более общем смысле, хотя мы обычно понимаем двоичные сигналы 0 и 1 микросхемы как состояние «или/или», с мгновенным переключением между ними, в реальном мире это не так.

Из-за различных форм сопротивления и емкости внутри микросхем и проводов электрические сигналы, представляющие 0 и 1, на самом деле не изменяются мгновенно.

Изменение этого сигнала больше похоже на работу батареи: он равен «1», когда батарея почти полностью заряжена, и «0», когда она почти полностью разряжена.

Между состояниями "наполнение из пустого состояния" и "опорожнение из полного состояния" существует очень короткий промежуток времени, равный τ.

Таким образом, τ можно рассматривать как «частотный параметр», подобный ГГц; эти два параметра дополняют друг друга.

Чем ниже значение τ, тем быстрее микросхема может различать 0 и 1, тем быстрее переключаются транзисторы и тем выше скорость выполнения микросхемы в секунду (ГГц).

В течение последних пятидесяти лет транзисторы составляли основную часть размеров микросхем, и главным источником задержки τ являются именно транзисторы. Оптимизация размеров транзисторов в соответствии с законом Мура принесла значительные преимущества в улучшении частотной характеристики.

В настоящее время транзисторы, изготовленные по 3-нм и 2-нм техпроцессам, имеют чрезвычайно малые задержки, но окружающие их провода вынуждены быть очень тонкими, что приводит к увеличению внутреннего сопротивления и большей τ. Макроскопическим проявлением этого является то, что становится все труднее повышать частоту чипа.

Именно на этом фоне «Закон Тао» от Huawei предлагает иной подход, в рамках которого плотность транзисторов больше не используется в качестве критерия для будущей разработки чипов.

Плотность транзисторов больше не является основным фактором, ограничивающим частоту. Новая цель повышения частоты и производительности микросхемы заключается в снижении значения τ за счет других комплексных мер.

3D-стекирование станет массовым явлением.

Оглядываясь на заявление Хэ Тинбо, мы видим, что Huawei не только предложила закон будущего, но и указала один из конкретных методов разработки чипов в рамках нового закона: технологию логического свертывания (Logic Folding ).

Этот термин звучит очень сложно, но на самом деле он обозначает нечто очень простое — укладку фишек в трех измерениях.

Иными словами, поскольку провода стали основным источником задержки, нам следует проектировать схему, изначально расположенную в плоскости, в трехмерную структуру, чтобы избежать обходных путей проводов, уменьшить внутреннее сопротивление и, таким образом, оптимизировать задержку τ.

Именно этот путь коллективно выбрали ведущие разработчики и производители микросхем по всему миру.

Intel Foveros, AMD 3D V-Cache и TSMC SoIC — это, по сути, разные решения для проектирования трехмерных схем микросхем.

Таким образом, то, что изначально представляло собой «путь длиной в несколько сотен микрометров», превращается в «лестницу длиной в десятки микрометров», что позволяет эффективно снизить сопротивление и паразитную емкость провода, оптимизировать задержку τ и улучшить макроскопическую частоту.

Помимо сокращения длины цепей за счет трехмерной компоновки, вся полупроводниковая промышленность также обращается к еще одной технологии: подаче питания с обратной стороны.

Расчеты показывают, что на техпроцессах 5 нм и ниже сеть электропитания сама по себе занимает почти 40% площади поверхности кремниевой пластины.

Это означает, что сигнальным линиям часто приходится делать обходные пути в проводке, чтобы освободить место для линий электропередачи и других сооружений.

Изображение | Bilibili @GeekBay

Кроме того, по мере того, как транзисторы сжимают сигнальные линии до все меньшей толщины, средняя длина и паразитная емкость сигнальных линий значительно возрастают, что приводит к неконтролируемой задержке τ.

Технология Intel PowerVia в сочетании с транзисторной технологией RibbonFET позволила в экспериментах добиться более чем 90% использования площади стандартных ячеек, что значительно снизило нагрузку на проводку микросхемы.

Хотя в настоящее время неизвестно, какую именно технологию сети питания на задней стороне (BSPDN) разрабатывает Huawei, очевидно, что в технологии логического свертывания уже учтены характеристики питания.

…На уровне схемы: архитектура LogicFolding преодолевает физические ограничения традиционных схем, значительно сокращает критический путь проводки, эффективно снижает сопротивление и емкость, необходимые для распространения сигнала, и в конечном итоге повышает плотность транзисторов и производительность схемы.

Когда вернётся Цилин?

После рассмотрения всех этих технических терминов, вероятно, всех интересует только один вопрос:

Когда я смогу это купить?

Однако ISCAS 2026 — это всего лишь технический форум, а то, что Хэ Тинбо предложил на конференции, было «теоретической концепцией», и то, и другое в большей степени ориентировано на теоретическое обоснование.

Как известно, для превращения теории в продукт, оказывающий широкое влияние, требуется время.

Согласно официальному заявлению Huawei, за последние шесть лет компания разработала и выпустила в серийное производство 381 чип, основанный на принципах «Закона Дао», и обслуживает клиентов во многих отраслях, сферах и рынках.

Первый чип Kirin, использующий технологию логического складывания, будет выпущен этой осенью, скорее всего, в серии Mate 90, что можно рассматривать как дебют Huawei с решением 3D-стекирования на массовом рынке.

К 2031 году плотность транзисторов в высокопроизводительных чипах Huawei, разработанных на основе закона Тао, достигнет уровня, эквивалентного 1,4-нм (14 Å) техпроцессу.

Только тогда у нас появится возможность увидеть окончательную версию чипа Huawei с "логическим складыванием + задним питанием".

Стоит отметить, что такие технологии, как закон Тао и логическое свертывание, не ограничиваются мобильными телефонами.

Не забывайте, что чипы, используемые в компьютерах, телевизорах, планшетах и ​​т.д. компании Huawei, по сути, являются теми же самыми продуктами, что и Kirin.

Что еще более важно, такие продукты, как процессоры с искусственным интеллектом серии Ascend от Huawei, вычислительные карты и серверные кластеры, несомненно, одними из первых получат выгоду от действия закона Тао.

Изображение | Huawei

Также на конференции ISCAS 2026 Хэ Тинбо сказал:

Будущее, несомненно, принадлежит открытому сотрудничеству. Ни одна компания в одиночку не может решить все проблемы на пути развития полупроводниковой отрасли.

В рамках концепции «Закона Дао» мы рассчитываем на тесное сотрудничество с учеными, инженерами и отраслевыми партнерами по всему миру для совместного содействия непрерывному развитию полупроводниковой и электронной промышленности.

Когда закон Мура, несмотря на неоднократные обновления, по-прежнему не отражает объективную реальность, настает время для технологической индустрии изучить новую руководящую теорию.

#Добро пожаловать на официальный аккаунт iFanr в WeChat: iFanr (идентификатор WeChat: ifanr), где вы сможете быстро найти еще больше интересного контента.