华为提出τ尺度定律,旨在革新半导体行业。

  • 用时间缩放( au$)取代传统的几何缩放,以克服当前的物理限制。
  • 它引入了 LogicFolding 架构,以减少信号传播延迟并提高晶体管密度。
  • 该公司计划到 2031 年实现晶体管密度相当于 1,4 纳米。
  • 预计将于 2026 年底推出的麒麟系列新型处理器,将是首款商业化应用该技术的处理器。

华为

微电子行业正处于一个关键的转折点,几十年前制定的规则开始失效。在此背景下,华为提出了名为“τ缩放定律”的颠覆性提案,这是一项旨在引领半导体和全球电子系统演进的新指导原则,突破了传统的范式。

何廷波在国际电路与系统研讨会(ISCAS)上提出的这项倡议,是对摩尔定律失效的回应。经过五十多年的主导地位,晶体管的几何尺寸缩小遇到了难以逾越的物理障碍和日益下降的经济效益,迫使业界寻求替代的、可持续的发展路径。

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关注点的转变:从规模转向时间

这条新定律的精髓在于用基于时间的缩放取代对缩小物理尺寸(几何缩放)的执着。其主要目标是系统地降低时间常数,从而压缩信号传播延迟,进而提高晶体管密度,而无需仅仅依赖于极致的小型化。

为了将这一理念变为现实,该公司开发了LogicFolding架构。这项技术打破了传统的电路设计模式,缩短了关键的布线路径,并减少了容性和阻性负载,从而显著提升了元件性能和能源效率。

该策略的部署并非仅限于理论层面,而是应用于一个涵盖四个基本领域的多层次协同优化框架中:

  • 设备级: 寄生电阻和电容经过优化,以最小化物理基中的常数 $au$。
  • 电路级: 逻辑折叠技术的应用消除了设计中的物理障碍,提高了电路密度。
  • 芯片级: 针对特定情况,实施了协调的软件和芯片设计。 精确控制数据流 以及更高的并行性。
  • 系统级: 通过 UnifiedBus,重新定义了互连协议,以减少 SuperPoD 系统中的通信延迟。

市场影响和长期目标

在实际应用方面,华为过去六年已基于此原理设计并生产了381款芯片。下一个里程碑将是计划于2026年秋季发布的麒麟系列处理器,该处理器将率先集成LogicFolding架构,有望显著提升移动设备的性能。

展望未来,该公司设定了一个雄心勃勃的目标:到2031年,其高端芯片的晶体管密度将达到1,4纳米。此次公告最重要的意义在于,这一进步无需依赖极紫外(EUV)光刻设备即可实现,而由于国际贸易制裁,这家中国科技巨头一直限制使用该设备。

这条迈向技术自给自足的道路不仅旨在缓解外部制约,更致力于在人工智能领域提供具有竞争力的替代方案。中国对昇腾芯片日益增长的需求已成为现实,并成为80多个旨在优化家用计算能力的广泛语言模型的基础。

华为的战略基于这样的信念:只有通过与全球科学家和工程师的开放合作,才能取得真正的进步。通过提出新的全球标准,华为旨在引领一场变革,使时间效率成为维持先进计算和消费电子产品持续增长的关键。


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