中国制造新突破：韬定律如何重新定义半导体规则

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近日举办国际电路系统研讨会, 华为正式发布半导体产业发展新原则, 即“韬（τ）定律”。此创新理念跳出过去60年半导体行业传统路径, 该传统路径一味追求“几何缩微”, 不断缩小晶体管尺寸, 而今转而通过技术创新加快信号传播, 提升运行效率, 为整个行业技术演进打开新的想象空间。

在往昔, 半导体产业的发展始终依循着声名远扬的摩尔定律, 集成电路之上能够容纳的晶体管数量大概每18到24个月就会实现一番的翻倍, 其性能也会跟着得以提升。该行业的进步被简化成了对于“纳米”数值的追逐, 数值越小, 就意味着做得越小的晶体管, 性能越强大。然而, 伴随工艺节点迈入3纳米以下, 物理极限以及制造成本的挑战逐日严峻起来, 性能提升的边际效益快速递减, 传统的“做小”路径已然渐渐趋近于瓶颈。

τ定律予以提出, 此事在本质方面, 乃是将竞争维度从中的“空间”转变成为“时间”。它并非简单单单依靠于在平面里把晶体管排列得更为紧密这种情况（也就是几何缩微）, 而是凭借源自“时间缩微”的思路, 去对电路设计予以优化, 让信号传输路径以及时间得以缩短, 借此在系统层面达成性能的跃升。一种形象的比方是: 传统几何缩微好似会在案板那儿把三明治的食材平铺开成为一长溜, 从面包一直到奶酪要走过很长的一段路途；然而τ缩微却是把食材竖向堆叠起来, 制作成一个立体状的三明治, 从底层抵达顶层的路径大幅度缩短, 效率理所当然提高了。

这表明了, 对此芯片成效所进行衡量的标准, 极有可能会出现本质性的转变, 那便是, 由着重留意“究竟是多少纳米的制程”, 转向着重留意“信号传递所需消耗的时长是多少”, 竞争的关键核心会转变为从器件、电路、芯片直至系统层级的协同优化本领, 华为的实践已经初步证实了此路径具备可行性。拿其麒麟系列芯片来讲, 于相同工艺节点情形下, 借助逻辑折叠等基于τ理念的技术, 晶体管密度有了55%的提升, 这等同于传统“几何缩微”路线将近三年才取得的进步, 与此同时, CPU性能核的能效提高了41%, 这对智能手机等功耗敏感型设备而言意义重大；基于这一套方法论, 华为于过去六年成功设计并量产了381款芯片, 公司预估, 到2031年, 其高端芯片的晶体管密度会达到相当于1.4纳米制程的水准。

诞生了τ定律, 这标志着中国制造于核心科技领域正经历一场深刻的范式变革，变革内容是从以往的“跟随模仿”, 渐渐朝着“定义规则”发展, 我们不再只是满足于在他人所设定的赛道上前行, 而是开始依据自身的产业基础以及市场优势, 主动去开辟新的技术路径, 进而重新定义行业的竞争规则, 这种具备系统性的创新思维, 已不只是局限于半导体行业。回溯中国制造的兴起进程, 先是高铁技术的集成创新, 又有新能源汽车的全产业链布置, 接着是5G通信标准的率先投入, 随后是光伏产业在成本与效率方面全球占据领先地位, 每一回重大突破, 都离不开这般跳出固有框架、开展路径创新的勇气以及实践。

更迭任何一项重大技术范式的, 都不是一朝一夕就能达成的成就, 也绝不是仅靠独自奋战就能够完成的。摩尔定律从被提出开始, 直至成为全球半导体行业的“铁律”, 耗费了长达十年的时间。华为提出τ定律, 同样仰赖于从材料、设备、设计再到制造的全产业链伙伴的协同探索后才得以完成。当下, 半导体产业面临的挑战日益复杂, 任何单个企业都很难攻克全部尖端难题。开放协作、凝聚力量共同前行, 已然成为产业突破瓶颈的必然选择, 更是中国制造迈向全球价值链高端的必经之路。τ定律被提出以及展开实践之举, 不但给芯片性能能够持续得到提升造就出新颖航道, 还为中国甚至全球范围之内具有半导体性质产业的协同创新行为, 竖立起一个全新的路标。

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