
5月25日,华为公布了篇名为《A Time Scaling Theory for Multi-Layer Electronic Systems》的论文,这篇论文很快被外界和个词连在起:“韬定律”。事实上,这篇论文讲的是τ scaling,也就是time scaling,时间缩放。只不过“韬定律”这个说法容易传播许昌pvc管粘接胶,也容易让人记住。
但如果只把它理解成华为版的“新摩尔定律”,就有点简单了。因为这篇论文真正想讲的,是芯片竞争的规则正在变。
过去几十年,芯片行业有套非常好懂的进步语言,那就是依靠制程工艺来判断芯片能。7nm、5nm、3nm、2nm...数字越小,听起来就越。这个说法当然没错,但它也慢慢变成了个过于单的判断标准。
华为这篇论文提出的问题是:如果晶体管不能像过去那样继续轻松变小,计还能怎么继续变快?
答案是,不只看空间,也要看时间。
τ scaling关心的不是晶体管还能缩到多小,而是从晶体管、电路、芯片、封装到数据中心,每层能不能减少等待、传输、同步和计的时间。说得直白点,芯片竞争以后不只是谁做得小,也是谁能让整个系统快完成任务。
摩尔定律的问题,不只是技术变难了
过去半体行业的进步,长期依赖件事,那就是把晶体管做得小。晶体管缩小以后,单位面积能放下多晶体管,信号路径短,速度快,能耗低,成本也能往下降。这套摩尔定律,支撑了半体行业几十年的增长。
但这条路现在越来越难走。尤其是在7nm之后,单纯几何缩小已经不再提供过去那种收益。制程的光刻、掩膜、设计规则越来越复杂,EUV设备折旧占据大量成本,先节点的单颗芯片设计预已经过10亿美元。
麻烦的是,节点的单位晶体管成本不再像过去那样稳定下降,有些情况下甚至开始往上走。此前每代工艺演进,通常都能在相近成本下放进多晶体管,并持续换来系统能和能提升,但现在这套逻辑正在失。
对华为来说,这个问题直接,因为制程和光刻工具受限,它不能简单地等下代节点来解决问题,如果只沿着几纳米这条线看,华为处在被动。
所以这篇论文有意思的地,是它换了个问题。
以前大问的是:晶体管还能缩小多少?
现在它问的是:在节点受限、成本上升、系统越来越复杂的情况下,计还能怎么继续加速?
先说清楚,τ 到底是什么
τ是希腊字母tau,在这篇论文里可以理解成个系统完成关键动作所需要的“特征时间”。
在晶体管层面,它可能是次开关延迟;在电路层面,它可能是信号沿着段互连线传播的时间;在芯片层面,它可能是次计、次片上通信的延迟;而在AI数据中心许昌pvc管粘接胶,它可能是条数据从颗芯片到另颗芯片、从个机柜到另个机柜所花的时间。
所以τ scaling不是单指某种工艺,也不是单指3D堆叠。它是种衡量式:不管你改的是晶体管、电路、封装、内存、互联还是系统软件,后都要问句,它有没有让关键路径上的时间变短。
其实,摩尔定律真正给用户带来的,并不只是空间缩小,其根本上同样是时间缩短。
晶体管变小,开关速度变快,是时间缩短。
互联密,信号走得近,也是时间缩短。
集成度,数据少跨几个边界,还是时间缩短。
过去我们总是把芯片进步理解成“空间变小”。但后落到用户和系统上,真正有价值的是“时间变短”。
τ scaling同样是把这个目标拿出来,放到显眼的位置。
它不只问晶体管面积,而是问每层的τ能不能下降:晶体管开关能不能快,电路线长能不能短,芯片里的计和访存能不能快,跨芯片、跨机柜、跨数据中心的通信能不能少点等待。
这个思路的好处,是把工艺、封装、架构、互联、内存、系统软件放到了同张桌子上。
过去,工艺工程师关心晶体管,电路设计师关心时序,架构师关心缓存和互联,系统工程师关心通信协议。大各自优化,后再看系统表现。但如果目标变成τ,大讨论的问题就变成了这层的改动,后有没有让整个系统快?
τ 是种支持端到端堆栈协同优化的语言
这才是“韬定律”真正有意思的地。它不是给华为芯片换个新标签,而是给后摩尔时代找个新的共同语言。
不换节点,也能继续前进
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论文里具体的案例,是移动SoC上的LogicFolding。这个可以理解为把原本铺在平面上的部分电路,折到立体空间里。传统芯片设计,大多是在个平面上放置逻辑单元,再通过上金属层布线。问题是,线越长,寄生电阻和电容越大,信号就越慢。到了节点之后,保温护角专用胶很多时候限制速度的已经不是晶体管本身,而是线太长,数据走太慢。
LogicFolding的做法,是把数字、模拟、存储电路分布到垂直堆叠的有源层里,用细间距混键连接。这样来,关键路径上的信号不在平面上绕远路,而可以在三维空间里走短路径。
从数据上看,它说明芯片进步不定只能靠制程,也可以靠重新组织电路的空间结构,让时间变短。这对华为很有利,因为在制程受限的条件下,如果继续只比纳米数,华为没有多少主动权。但如果竞争进入3D集成、封装、存储靠近计、互联路径缩短这些向,华为就有机会把工程能力转化成另种优势。
新技术不是制程的替代品
这里须讲清楚个问题,如果其他厂商同时拥有制程,又拥有同样成熟的3D堆叠、封装、内存互联和系统协同能力,那么对手的对上限仍然。
这个问题,华为这篇论文没有解决,也不可能靠篇论文解决。的制程仍然重要,晶体管本身小、快、省电,再叠加3D封装和系统优化,优势当然会继续放大。不能因为有了“韬定律”,就说几纳米不重要了。相比之下,这篇论文像是在说另件事,那就是当制程收益变弱,或者法持续获得制程时,竞争不能只剩下条路。
“韬定律”不是让华为绕过制程差距的钥匙。它像是套把战场拉宽的法,通过把封装、互联、内存、系统协同都变成主战场,能确保华为至少不会被单制程指标锁死。
如果把“韬定律”理解成“华为不需要制程了”,那就是过度解读。而如果把它理解成“华为试图在后摩尔时代重新定义部分竞争规则”,就接近论文真正的意思。制程仍然是地,但地旁边开始出现多战场。华为想做的,是把这些战场连接起来。
AI 时代,真正贵的是数据搬运
论文二个,是AI数据中心,这部分能说明“韬定律”为什么不只是手机芯片理论。
手机SoC是单芯片、小功耗、手持设备。而AI集群是成百上千甚至上万颗芯片起工作,规模可以从机柜延伸到整个数据中心。
但它们面对的问题有点像:时间到底浪费在哪里?
从论文中看,大型AI集群里,80以上能耗消耗在数据移动,70以上系统成本分配给数据存储。
华为给出的解决案有三层。
层是Unified Bus。它想减少传统系统里PCIe、以太网、InfiniBand、软件远程内存访问等多层协议转换,让不同芯片之间以接近内存语义的式直接通信。论文声称,这可以把特定远程访问延迟从几十微秒降到约100纳秒。
二层是Hi-ONE光互联。当AI芯片之间的数据带宽进入Tb/s别,铜缆会变得越来越笨重、耗电、难布线。Hi-ONE把光互联放到封装附近,单模块达到8Tb/s,减少芯片到光模块之间的SerDes距离,同时把板间或面板间光链路延伸到100米。
三层是3D Folding。论文讲了个很关键的几何矛盾:在传统2.5D AI芯片里,计能力按面积增长,也就是N;但内存带宽、I/O、电源通常沿芯片边缘扩展,只能按周长增长,也就是N。越往后,计扩张得越快,边缘供给越跟不上。
3D Folding的向,是把内存、光 I/O、电源这些原本挤在边缘的资源,搬到垂直表面上,让它们也按面积扩展。它不再把AI硬件看成单颗芯片,而是看成个巨大的、多层的电子系统。芯片、内存、封装、光互联、机柜网络、软件协议,都要围绕减少τ这目标来实现。
“韬定律”的优势,是把华为从被动坐标里拉出来
如果只用传统芯片叙事来看,芯片问题可以直接总结为“有没有制程”、“能不能做到3nm、2nm”或是“和台积电、英伟达、苹果、AMD 差多少”等等。
但这套逻辑把华为放在追赶者的位置。
“韬定律”的价值,是华为试图提出另套评价体系。在后摩尔时代,制程不再是唯答案。封装、互联、内存、架构、系统协同,都会变得越来越重要。
如果你熟悉华为,就会发现它的优势在于全栈工程能力。它既做终端,也做芯片;既做通信,也做数据中心;既面对手机这种致功耗约束,也面对AI集群这种致互联约束。
“韬定律”把这些看似分散的能力串了起来。
手机芯片上,LogicFolding缩短关键路径;AI 集群里,Unified Bus减少协议转换;数据中心互联里,Hi-ONE降低长距离数据搬运成本;未来封装里,3D Folding让内存、I/O、电源和计起扩展。这些东西本来可以被看成不同技术项目,但τ scaling给它们套上了同个框架,那就是让系统里的时间损耗变少。
后摩尔时代,芯片竞争不能只看谁的晶体管小,还要看谁能把整个系统组织得快。
写在后
读完这篇论文,我觉得“韬定律”重要的地,不是它给华为芯片贴了个新标签。
它真正重要的地,是把大众熟悉的芯片叙事往前了步。
过去,我们习惯问:这颗芯片是多少纳米?
以后可能还要问:它有没有让整个系统少等待、少搬运、少同步?它有没有让计真正快完成?它有没有把工艺、封装、内存、互联、软件起组织起来?
这才是华为这篇论文想开的讨论。
当芯片不能再轻松变小,计仍然要继续变快。
“韬定律”的意义,就在这里。
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