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华为“韬定律”引领芯片革新,麒麟2027蓄势待发,逻辑折叠技术未来可期

2026-05-26来源:快讯编辑:瑞雪

在国际电路与系统研讨会(ISCAS 2026)的舞台上,华为公司董事、半导体业务部总裁何庭波带来了芯片领域的重大突破——正式发表“韬(τ)定律”。这一创新成果引发了行业内外的广泛关注,而即将于今年秋季问世的麒麟手机芯片,更是率先采用了逻辑折叠(LogicFolding)技术,性能实现了大幅提升。

何庭波的论文《A Time Scaling Theory for Multi-Layer Electronic Systems》于当日提交至中国科学院科技论文预发布平台。论文深入剖析了“韬定律”,并详细阐述了华为后续芯片研发的规划。何庭波指出,芯片行业单纯追求晶体管变小的“几何时代”已然结束,当前主流的“摩尔定律”也仅聚焦于时间这一维度,即集成电路上可容纳的晶体管数目每18到24个月增加一倍,性能随之提升一倍。然而,如今每层独立优化、时间成为剩余项的时代也已走到尽头。

“韬定律”的首次生产规模测试选定在移动设备领域。何庭波解释道,智能手机SoC极为特殊,一块芯片就构成了整个系统。多插槽并行无法实现,也没有千节点架构来掩盖慢速连接,所有性能都源自单个芯片,且功耗仅几瓦,还受到手持设备形式因素设定的热限制。2020年之后,当先进节点访问受限,在节点固定的情况下,如何在单个芯片上持续实现性能提升成为关键问题,而逻辑折叠技术正是应对这一挑战的答案。

逻辑折叠是一种创新的设计方法,它将数字、模拟和存储电路划分到垂直堆叠的活动层中,依据时间缩放原理对性能、功耗和面积进行联合优化。这一技术带来了显著的性能提升:晶体管密度在单一世代中分阶段从155 MTr/mm²提高到238 MTr/mm²,以往需要三年几何缩放才能达到的提升幅度如今得以实现;SoC性能核心能效提高41%,最大时钟频率提升近13%;构建在上下层之间的高速全局片上网络数据路径,使数据路径占用面积减少55%,电源传递稳定性得到提高;后硅时钟偏移调整方案独立贡献了超过5%的SoC性能;在SRAM中,逻辑折叠缩短了关键路径,降低了每比特能耗,操作频率提高超过40%;在一个典型处理核心上,双层折叠架构将时钟缓冲器数量减少50%以上,时钟偏移减少25%,布线长度减少约30%。

值得一提的是,这些性能提升是在固定器件节点上实现的,并非依靠新的光刻工艺步骤,而是通过在三维空间中对逻辑分布进行拓扑重组达成。麒麟2026中使用的逻辑折叠设计较为保守,混合键合间距达到1.5μm,仅针对关键路径选择性应用折叠,而非全面应用。即便如此,麒麟2026的CPU性能核心频率仍提升至3.1GHz,最大时钟频率提升近13%。

论文还对未来十年逻辑折叠技术的发展进行了展望。预计逻辑折叠将从局部关键路径折叠发展到全规模、多层折叠,每个封装可能包含三层、四层甚至更多活动层。从2026年到2035年,晶体管密度有望达到400 MTr/mm²甚至更高。同时,逻辑折叠将助力麒麟芯片显著提升CPU核心频率,为达到4GHz及以上奠定基础,且该路线图在技术和成本上均具有可行性。

论文中还透露了麒麟芯片后续命名的相关信息,目前提及的有麒麟2026、2027、2028、2029,但尚不清楚这些是否为代号,也不排除麒麟芯片更改命名规则的可能性。在芯片状态方面,除今年将发布的麒麟2026芯片外,明年的麒麟2027芯片已处于Silicon状态,意味着有了实质进展;而麒麟2028、2029芯片仍处于Pre-silicon(硅前)状态。

论文还阐述了AI芯片的未来路线。到2030年左右,AI加速器(昇腾SuperPoD系列,包括2025年的昇腾910C、2026年的昇腾950以及后续推出的990)将依赖多种成熟技术的组合,如芯粒(chiplets)、2.5D扇出封装,以及通过微凸点和标准间距混合键合的3D堆叠。大约在2030年,昇腾990将在AI加速器类别中引入逻辑折叠,硬件集成预计到2035年将提高超过100倍。

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