最近科技圈一片沸騰,難得熱鬧,熱鬧得連不懂科技的廣大群眾都在奔走相告:
“華為打破了芯片封鎖,研發(fā)了‘韜定律’,開啟了換道超車。華為,華為,中華有為!”
每個字里行間都飽含欣喜,洋溢自豪,僨張血脈,科技圈上一次這么群情激涌的時(shí)候,還是宇樹遙控機(jī)器人在春晚跳舞。
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在中美博弈之前,民企的事就只是民企的事,跟大眾無關(guān),甚至對立;中美博弈之后,民企的事就是大眾的事,民企困則眾憂,民企興則眾歡。
于是,在這樣的敘事語境下,哪怕是科技這么理性嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)事例,也難免不被大眾情緒裹挾,難免不被立場紛爭定勝負(fù)。
所以,當(dāng)華為“韜定律”一發(fā)布,輿論態(tài)度同樣兩邊倒,一邊瘋狂,一邊質(zhì)疑。
狂歡的說華為是在換道超車,質(zhì)疑的說華為是在炒冷飯,雙方各執(zhí)一詞。
也許,只有在剝開情緒的外衣后,理智客觀地分析技術(shù)本身,真相才會了然于心。
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在芯片工業(yè)過去幾十年的敘事中,衡量效能進(jìn)步的方式一直是“摩爾定律”,是幾何縮微,是在同樣的面積里塞進(jìn)越來越小、越來越多的晶體管元件。
再通俗來講,如果把芯片比作一個城市,“摩爾定律”就是不斷把房子蓋得更小、更密,以此來塞進(jìn)更多人來提高通行效率。
芯片行業(yè)長期用納米標(biāo)注芯片的技術(shù)世代節(jié)點(diǎn),90nm、65nm、45nm、22nm、7nm、3nm,數(shù)字越小,芯片越快,技術(shù)也就越進(jìn)步。
因此,很多人會以為“3nm制程芯片”代表著芯片中某個關(guān)鍵元件或者結(jié)構(gòu)的尺寸就是3nm。
早年間確實(shí)如此,但從1997年起,這個對應(yīng)關(guān)系就開始不太準(zhǔn)確了,廠商們開始使用“等效工藝”來標(biāo)示制程,此后的節(jié)點(diǎn)名稱更是跟芯片上任何可測量的物理尺寸都沒有任何關(guān)系,徹底脫鉤。
當(dāng)下,以“nm”為標(biāo)注的芯片制程事實(shí)上其實(shí)更接近于一個效能評估,臺積電的3nm和三星的3nm,從架構(gòu)上就不一樣,背后的實(shí)際尺寸也完全不同,但都叫3nm,3nm并不是任何東西的長度,只是一個效能名字。
然而,“摩爾定律”是把雙刃劍,當(dāng)效能追求到達(dá)物理極限時(shí),難免會“撞墻”。
晶體管小到只有幾十個原子的寬度,再小的話,電子就要穿墻瞎跑了,那么傳輸訊號的功能也就沒了。
雖然現(xiàn)在“摩爾定律”對芯片依然有效,但離到達(dá)有效邊際的極限也越來近了,當(dāng)整個行業(yè)卷先進(jìn)制程都卷不動時(shí),就急需新的技術(shù)出現(xiàn)來解決問題。
那么,“韜定律”是什么呢?
“韜”是希臘字母τ的音譯,在物理學(xué)里代表時(shí)間常數(shù),等于電阻×電容,單位是秒,表示一個信號在電路中穩(wěn)定下來所需要的時(shí)間,它意味著那些體感難以察覺卻真實(shí)存在的延遲與等待的時(shí)間。
大概可以理解成,“韜”越大,用的時(shí)間越多,意味著系統(tǒng)越慢;反過來,“韜”越小,就意味著系統(tǒng)越快。
而對于更復(fù)雜的計(jì)算芯片而言,“韜”決定了芯片的最高工作頻率,頻率越快,意味著芯片可以在相同的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行更多的計(jì)算步驟。
如果同樣把芯片比作一座城市,“韜定律”則是優(yōu)化交通系統(tǒng),通過修建高架、隧道,讓車流跑得更快,也就是時(shí)間縮微,即使房子大小不變,城市的通行效率也能倍增。
很多人有個誤區(qū),認(rèn)為華為“韜定律”是取代“摩爾定律”的一場科技革命。
他們還拿我們的電動汽車產(chǎn)業(yè)PK燃油汽車產(chǎn)業(yè)、deepseek蒸餾模型比拼ChatGPT大語言模型的案例來做類比,把華為在芯片上的換道演變?yōu)橐环N英雄主義勝利的符號。
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其實(shí)從純技術(shù)層面來講,“取代”是一個有優(yōu)劣、好壞之分的語境用詞,但是,不管是電動汽車還是燃油汽車,不管是蒸餾模型Ai還是大語言模型Ai,似乎不存在這種語境,它們都是不同的主權(quán)國家為了實(shí)現(xiàn)自身產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略目標(biāo)的方式而已,路徑不同,目的地一樣。
同樣的道理,當(dāng)下“韜定律”與“摩爾定律”沒有絕對的優(yōu)劣之分,“韜定律”不是“摩爾定律”的終結(jié)者,而是一對“孿生兄弟”,它們是互補(bǔ)關(guān)系,兩者一個主攻“空間密度”,一個主攻“時(shí)間效率”。
這對“孿生兄弟”也是華為公司在不同時(shí)期的不同選擇,這不是哪個要取代哪個的問題,而是不得不。
換句話說,華為再想按照“摩爾定律”的方式做芯片,去鉆研幾何尺寸,這條路已經(jīng)障礙重重,也未必是最佳選擇。
經(jīng)過過去7年的摸黑前行,華為的工程師們認(rèn)定,在更小的幾何尺寸之外,還有“韜定律”能讓芯片的運(yùn)算速度更快。
如果非要給“韜定律”的問世添加一些感情色彩,那就是自從2019年被美國制裁后,它是華為瞟向美國的一個冷眼。
我們這個民族有個優(yōu)點(diǎn),自古以來,有壓迫就會有反抗,有制裁就會有反制,不卑不亢、不屈不撓和自強(qiáng)不息是刻在我們民族基因里的精神。
就像當(dāng)年我們造原子彈,那是1960年代初最黑暗最寒冷的時(shí)刻,美國人為了掐斷我們的核夢想,那是真的動了殺心。
那時(shí)候,美國動不動就拿原子彈嚇唬我們,這種核訛詐,深深刺痛了錢三強(qiáng)、鄧稼先、王淦昌這些科學(xué)家的心,他們放棄了國外的一切,義無反顧的回到了當(dāng)時(shí)還一窮二白的祖國。
本來還有蘇聯(lián)老大哥幫忙,可到了1959年,人家翻臉了,專家、圖紙一夜之間全撤走了。
美國人當(dāng)時(shí)高興壞了,拍手稱快,覺得中國肯定沒戲了。
但他們做夢也想不到,咱們把這個“596工程”硬是做成了一個巨大的深不見底的“情報(bào)黑洞”。
你知道當(dāng)年的保密嚴(yán)到什么程度嗎?
像王淦昌這樣的世界頂級大科學(xué)家,為了保密,改名王金,在國際物理學(xué)界消失了整整17年;鄧稼先更是人間蒸發(fā)了28年,連他的夫人都不知道他在干什么。
這就是咱們中國人的骨氣,幾十萬人守口如瓶,硬是在美國人的眼皮子底下筑起了一道看不見、打不破的銅墻鐵壁。
就在肯尼迪打也不是、不打也不是的時(shí)候,1963年,他突然遇刺身亡。
當(dāng)美國人還在開會吵架,還在對著衛(wèi)星照片瞎猜中國至少要到1960年代末才能搞出原子彈的時(shí)候,1964年10月16日,新疆羅布泊深處傳來了一句驚天暗語:
老邱住上房,開始梳辮子。
下午三點(diǎn),一聲巨響,驚天動地,一朵巨大的蘑菇云在東方冉冉升起,中國第一顆原子彈爆炸成功了,這一聲巨響徹底炸碎了美國人所有的幻想,中國昂首挺胸地走進(jìn)了世界核俱樂部。
緊接著,我們又搞了兩彈結(jié)合,搞了氫彈,還開啟了浩浩蕩蕩的三線建設(shè),把幾百個軍工企業(yè)埋進(jìn)了深山老林,做好了最壞的準(zhǔn)備。
成功需要磨難,大成功需要災(zāi)難。
同樣的道理,如今華為能提出“韜定律”,不是靠憐憫,更不是靠運(yùn)氣,而是靠華為幾千幾萬個默默無聞的工程師用他們的青春和熱血,在美國極端的打壓下夜以繼日探索出來的,探索出來這份任何霸權(quán)國家也不敢小看的底氣。
正如任正非說:
感謝美國,如果沒有美國的制裁卡脖子,華為就沒這么出名,是美國幫華為在全世界打了一個廣告。
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鼓舞人心歸鼓舞人心,但有一點(diǎn)還需要保持冷靜清醒。
“摩爾定律”是Gordon Moore在1965年所作出的預(yù)言,而后,行業(yè)用了多年的數(shù)據(jù)去驗(yàn)證,方才在1975年由Carver Mead命名成為“定律”。
而“韜定律”,更像是華為一個帶有明確目標(biāo)的芯片工業(yè)方法論,或者說是提案呼吁。
另外,全球那幾家的芯片巨頭公司在很多年前就開始搞類似“韜定律”的研發(fā)了,到現(xiàn)在也沒搞出一個真正的“定律”來。
“3D堆疊”就是芯片行業(yè)最著名的發(fā)明之一,它在1980年代商業(yè)化,那時(shí)手法很粗糙,是把兩塊芯片用膠水上下粘在一起,芯片內(nèi)部沒打通,靠外部連接的金屬線傳輸訊號。
后來辦法改進(jìn),不用外部接線,靠“打孔”填入金屬導(dǎo)體,上下堆疊的芯片垂直“對接”,內(nèi)存公司將其發(fā)揚(yáng)光大,疊到二三百層不在話下。
進(jìn)入21世紀(jì),英特爾、AMD、三星等都做到了晶圓異質(zhì)整合技術(shù),把內(nèi)存和CPU疊在一起,打破內(nèi)存墻,減少數(shù)據(jù)來回“跑”的過程。
5月28日,黃仁勛說臺積電十年前就在做堆疊,說的其實(shí)就是“3D堆疊”,他把華為的“韜定律”當(dāng)成了臺積電耕耘了近十年的3D封裝技術(shù)的同類物,認(rèn)為華為是在炒冷飯。
那么,“韜定律”究竟是不是“3D堆疊”?華為是不是在炒冷飯呢?
“3D堆疊”是物理手段,利用空間換時(shí)間;“韜定律”也是空間換時(shí)間,但它們之間是有區(qū)別的。
可以說,“3D堆疊”縮短的時(shí)間,是宏觀時(shí)間,而“韜定律”縮短的時(shí)間,是微觀時(shí)間。
“3D堆疊”解決的是模組之間的通訊問題,本來DRAM在10厘米外,CPU要數(shù)據(jù),訊號就要在跑過這10厘米,現(xiàn)在兩者疊在一起,距離就從厘米級縮短到微米級。
而“韜定律”,本質(zhì)是華為在成熟工藝上通過“邏輯折疊”、系統(tǒng)協(xié)同實(shí)現(xiàn)的工程優(yōu)化,解決的是單個核心內(nèi)部的電路通訊問題,即把邏輯電路“折疊”起來,用納米線直接對接,縮短路徑長度,提高電路的運(yùn)作效率。
大家可以這樣通俗理解,“3D堆疊”是多顆獨(dú)立的芯片本身在堆疊,分開仍然是完整的芯片;而“邏輯折疊”的核心是重新布局單顆芯片內(nèi)部的邏輯門,不可分離。
用更直白的話來說,“3D堆疊”是在封裝時(shí)盡可能讓多顆獨(dú)立的芯片貼得更近,“邏輯折疊”則是在設(shè)計(jì)單顆芯片的圖紙階段就從根本上縮短了信號的物理傳輸距離。
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哪怕都這樣完美了,但嚴(yán)格來講,目前華為“韜定律”還不足以成為“定律”,不僅因?yàn)槿狈Φ谌綌?shù)據(jù)驗(yàn)證和行業(yè)共識,而且性能天花板也十分明顯,預(yù)計(jì)要2031年才能量產(chǎn)等效1.4nm的芯片。
“韜定律”還有一個無法避免的問題,“邏輯堆疊”首先面臨“熱平衡”災(zāi)難,垂直堆疊導(dǎo)致單位面積功耗密度呈幾何級暴增,功耗墻比平面芯片來得更早。
其次,是工藝和良率黑洞,最艱難的是,EDA工具鏈和其他生態(tài)面臨著斷層。
在這個意義上,“韜定律”實(shí)際是把EUV光刻機(jī)卡脖子的難題,“乾坤大挪移”到3D生態(tài)上去了,難題換了一組,但難度也沒有降低。
所以,實(shí)事求是看待技術(shù)差距,不吹不黑,“韜定律”能否從華為一家公司的技術(shù)路線圖成為行業(yè)認(rèn)同的標(biāo)準(zhǔn),還需要時(shí)間的驗(yàn)證和回答。
道路是曲折的,前途是光明的。
—完—
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