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华为韬 τ 定律

业余杂谈 herman 9浏览
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今天中芯国际尾盘触及涨停,随后略有回落。同时,整个科创板块,涨幅超过 2%。

市场本身并没有特别利好的财报消息,唯一缺点的消息且也是引起今日大涨的根本原因是华为今日上午在 IEEE 大会上给出的韬定律。

很多人小瞧了这个韬(τ)定律,我给大家讲一下即将落地的麒麟 9050 大家可能就懂了。

根据华为董事何廷波总裁的演讲 PPT 截图可知,如下图所示。

文章配图参见 https://mp.weixin.qq.com/s/NX4yFyy3qDMXCSCqqO5sHA

华为在今年即将推出的芯片能达到 238 MTr/mm²,同时频率高达 3.1 GHz。

这两个参数我相信很多人看不懂,我给大家举一个台积电 3nm 的例子,应该就更容易明白了。

台积电的 3nm 工艺并非单一版本,不同变体的晶体管密度有明显差异。公开资料显示的理论峰值逻辑晶体管密度大致如下图片中的表格所示。

文章配图参见 https://mp.weixin.qq.com/s/NX4yFyy3qDMXCSCqqO5sHA

关键差异和说明

  • N3 (N3B) 是最初的 3nm 工艺,逻辑密度最高,但成本高昂、良率爬坡困难,且设计规则复杂,已经被大多数客户跳过。
  • N3E 是当前大规模量产的主力(如被 Apple A17 Pro 之后的芯片采用),虽然逻辑密度低于 N3B,但良率、成本和设计弹性更优,实际应用更广。
  • 这些数值是“理论峰值逻辑密度”:在实际 SoC 中,由于包含 SRAM、模拟电路、I/O 等,整体晶体管密度会明显低于这个值。例如,即便使用 N3,芯片级的平均密度往往只有峰值逻辑密度的 50%~70%。

根据我上面的这个截图,对比可知,华为今年秋季发布的麒麟 9050,约等于台积电的 N3P 工艺。

也就是说,采用华为韬定律的新的旗舰麒麟移动端芯片,可以达到台积电的 3nm 工艺的水平。

要知道,台积电的 N3P 工艺是 2024 年下半年才宣布量产的。而当前的主流芯片,A18 / A18 Pro(iPhone 16 系列)均采用的是 N3E。包括 M4 全家族(iPad Pro、MacBook Pro 等)采用的也是 N3E 工艺。只有今年苹果新发布的或即将到来的 A19 / M5 才会转向更新的 N3P。

华为的这个韬定律,一下子让华为的芯片追赶上台积电的先进工艺的水平了,可以说与苹果、高通等平起平坐了,差距已经非常小了。

按照上面我截图的 ppt 内容可知,华为预计将在 2031 年左右将芯片工艺等效提升到 1.4 nm 的水平。台积电的一个工艺迭代约需要 3 到 4 年左右,由此可见华为真的追上来了,说不定未来还会在某些领域和台积电互相领先。

韬 τ 定律

韬 τ 定律虽说是今天华为第一次对外公开,但基于该定律华为过去六年已成功设计并量产了 381 款芯片。成功的落地并实践了,采用逻辑折叠技术,会大幅提升相关芯片的性能。

韬 τ 定律是中国在全球半导体领域首次提出指导产业发展的新原则。提出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,不断提升晶体管密度,实现半导体与电子系统的持续演进。

与韬定律类似的另一个定律就是大名鼎鼎的摩尔定律,然而近年来,摩尔定律面临物理极限和经济效益双重挑战。随着晶体管几何缩微的放缓,成本红利逐渐消退。以台积电的 3nm 工艺为例,陆续出现了多个等效工艺节点,如 N3、N3B、N3E、N3P、N3X 等。

#韬定律构建了贯穿器件、电路、芯片到系统层面的多层级协同优化体系。芯片的物理极限即将到头,新的韬定律开启了一扇新的大门。

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