
7 月 3 日,华为公司董事、半导体业务部总裁何庭波在中国科学院科技论文预发布平台 ChinaXiv 上更新了韬(τ)定律论文,发布了 V2 版本。这距她 5 月 25 日在上海举办的 2026 国际电路与系统研讨会上首次发表韬定律,过去了 39 天。
韬定律提出以 " 时间缩微 " 替代 " 几何缩微 " 作为半导体演进的指导原则。
传统的芯片性能提升依赖把晶体管做得更小,韬定律的路径是通过逻辑折叠(将芯片电路从单层平面设计改为纵向多层堆叠)等技术,压缩信号在芯片各层级中的传播时间来提升性能。华为在过去六年中基于这一路径设计并量产了 381 款芯片,覆盖手机、AI、汽车、工业等领域。
5 月发布的 V1 论文阐述了韬定律的理论框架。而最新公布的 V2 版本补充了三类内容:麒麟 2026 芯片与上一代产品在等性能条件下的实测功耗和电压数据、逻辑折叠的关键工艺参数,以及未来四代麒麟处理器和昇腾 AI 芯片的具体性能目标。
芯片说 ICTIME 首席分析师林美炳在接受经济观察报记者采访时表示,韬定律是对当前半导体技术演进的重新阐释,即使没有外部制裁限制,华为也会走这个方向," 韬定律可以说是被更快逼出来的新思路 "。
麒麟 2027 已完成流片
何庭波在 V2 版本论文中首次公开了麒麟 2026 与上一代麒麟 9030 Pro 在等性能条件下的实测对比。
两颗芯片采用同一个制程节点,9030 Pro 使用传统平面架构,麒麟 2026 使用逻辑折叠架构。所谓等性能对比,是指把麒麟 2026 的工作电压主动降低,让它在更低功耗下达到与 9030 Pro 相同的运行性能,以此衡量逻辑折叠带来的效率提升。
在 25 摄氏度环境下,麒麟 2026 的工作电压从 9030 Pro 的 1.1 伏降至 0.9 伏,功耗下降 41%,芯片面积缩小 37.5%,功率密度下降 5.6%。这些性能差异来自架构的改变,没有使用新的光刻工艺。
何庭波在接受媒体采访时介绍,麒麟 2026 是第一个完整的 " 韬芯片 ",相比 2025 年的提升是 " 跳跃性 " 的。她在论文中说明,当前方案仍然保守:混合键合间距(两片晶圆纵向连接时,对齐触点之间的距离)为 1.5 微米,折叠只应用于部分关键路径,没有覆盖整颗芯片。
换句话说,目前的实测数据可能还没有反映逻辑折叠的全部潜力。
何庭波在 V2 版本中新增了对逻辑折叠工艺条件的详细论证,V1 版本对此只有一句话带过。其中一个关键参数叫齿比(Gear Ratio),指混合键合连接间距与芯片顶层金属线路间距的比值。
齿比高意味着上下两片晶圆之间的连接点很稀疏,设计师只能在整块功能模块的层面决定哪些电路放上层、哪些放下层,优化的颗粒度很粗。
何庭波在论文中提出,齿比降到 3 以下时,设计可以在更小的电路单元层面做跨层优化;齿比接近 1 时,两片晶圆之间的连接密度与芯片内部的线路密度基本持平,上下两层对设计师来说就像同一片晶圆上的两个金属层一样,逻辑折叠的架构优势才能充分发挥。
当前麒麟 2026 的混合键合间距为 1.5 微米。她在论文中设定的目标是把齿比进一步逼近 1,未来键合间距将缩小至 1 微米以下,套刻精度(上下两层晶圆对齐的偏差)控制在 0.5 微米以内。
关于 3D 堆叠的具体技术路线,论文指出华为选择的是晶圆对晶圆混合键合,而非顺序三维集成(在同一片晶圆上逐层制造器件)。
顺序三维集成在理论上能做到更细的颗粒度,但制造过程中下层器件容易因高温限制出现性能退化,目前仍面临量产上的工艺瓶颈。
何庭波在论文中还首次披露了多代麒麟芯片的研发状态。
麒麟 2026 和麒麟 2027 已完成流片(指芯片制造出样品,进入验证阶段),麒麟 2028 和麒麟 2029 处于流片前。四代产品全部采用逻辑折叠架构。过去三年,麒麟系列采用传统平面架构,CPU 性能核心主频从 2023 年 Kirin 9000S 的 2.6GHz,到 2024 年 Kirin 9020 的 2.65GHz,再到 2025 年 Kirin 9030 Pro 的 2.75GHz,三年累计提升不到 6%。
从麒麟 2026 开始转向逻辑折叠后,主频在今年直接升至 3.1GHz,单代涨幅超过 12%。此前 V1 的路线图止于 2029 年,目标 4GHz。V2 延伸至 2031 年:2030 年晶体管密度目标 292 MTr/mm ²(每平方毫米 2.92 亿颗),主频 4.3GHz;2031 年目标密度突破 400 MTr/mm ²,主频 5GHz。
何庭波曾在 5 月的演讲中提到,400 MTr/mm ² 的密度水平将达到 1.4 纳米制程的同等水平。
何庭波在接受媒体采访时还谈到对未来的判断:" 未来 5 年到 10 年,我们有信心在 ' 韬定律 ' 下稳步前进。这个 ' 加速度 ' 可以跟另外一条路径相比,不会越来越远,只会越来越好。" 她在论文中也说明,韬定律并非放弃先进制程,而是在现有制程节点固定的条件下,通过系统性的时间优化持续提升性能。
麒麟 2026 和 2027 都已完成流片,意味着 2026 年秋季和 2027 年的产品节奏基本锁定,不确定性主要集中在 2028 年之后。
在 AI 系统层面,何庭波在 V2 中首次说明了三项技术如何配合,V1 对三者的介绍则是各自独立的。
Unified Bus(统一总线)用单一协议替代传统 AI 集群中 PCIe、NVLink、以太网等多种通信协议之间的反复转换。每一次协议转换都会带来额外的数据缓冲、序列化处理和握手确认,Unified Bus 把这些中间环节去掉,将跨节点的通信延迟从数十微秒压缩到约 100 纳秒。
华为内部将达到这一延迟水平的集群称为 "System-as-One-Chip"(系统即芯片),意思是整个机柜在通信层面的表现接近一颗单独的芯片。
Hi-ONE(近封装光互连引擎,全称 High-density Optical-interconnect-Node Engine)用光信号替代铜线传输数据,单模块带宽 8 Tb/s,传输距离从不到 1 米扩展到 100 米。
在当前 AI 芯片的互连带宽要求已经达到数 Tb/s 量级的情况下,铜线连接在距离、功耗和布线体积上都逼近极限,光互连是解决这一问题的主要方向。
3D Folding 解决的是一个封装层面的结构性矛盾。在传统 2.5D 封装中,芯片的计算能力随面积按平方增长,但内存带宽、互连和供电排列在芯片边缘,只能按边长线性增长。
芯片做得越大,边缘排列的资源就越跟不上中心区域的计算需求。3D Folding 的做法是把这些资源从边缘搬到芯片表面,使其也能按面积增长。昇腾 AI 芯片预计 2030 年前后引入逻辑折叠,论文预计到 2035 年 AI 硬件集成度较 2026 年提升 100 倍以上。
领先两到三年的窗口期
华为要兑现论文中列出的性能目标,需要在封装和散热两个方向上持续突破。
记者在采访过程中了解到,逻辑折叠的 3D 封装目前主要由国内封装企业完成。
具体工艺是将芯片衬底磨除,只保留最薄的有源层和铜互连结构,然后让两片晶圆的铜连接点直接对齐键合,在 300 到 350 摄氏度的温度下完成连接,不使用传统的焊料凸点。这种铜对铜直接键合的方式寄生电阻更低、信号延迟更小。
每多堆叠一层晶圆,就要多做一轮完整的光刻、薄膜沉积和化学机械拋光流程,设备和材料用量接近翻倍。
散热是制约 3D 折叠封装量产的另一个核心难题。芯片堆叠层数增加后,单位体积内的功率密度大幅上升,传统的被动散热方案(依靠金属导热材料将热量传导到芯片表面,再由散热器散出)只能支撑每平方厘米约 100 瓦的功率密度。
3D 折叠封装至少把两层高功耗电路叠在一起,如果散热跟不上,芯片的频率和功耗都会被压制,论文中的性能提升就无法在产品中兑现。
华为目前的方案是在封装的上下两层覆盖 CVD(化学气相沉积)金刚石散热层,中间开设微米级的液冷通道,注入氟化液。液冷在封装内部层与层之间纵向流动,到达顶层金刚石板后转为横向流动,通过更大的接触面积将热量散出。这套方案能支撑每平方厘米约 300 瓦的功率密度,约为传统被动散热方案的三倍。
华南一家大型券商的半导体分析师告诉经济观察报记者,台积电也在研发金刚石加液冷的散热方案,但量产预计在 2028 到 2029 年。华为在散热和折叠封装设计上领先约 2 到 3 年。
不过台积电在 CoWoS(台积电的 2.5D 先进封装技术)的产能和产业生态上仍然更强,目前在全球先进封装市场的份额超过八成,一旦台积电在散热方案上完成追赶,凭借其产能规模和客户生态,竞争格局还会发生变化。
林美炳认为,韬定律不会改变其他厂商的技术路线选择。台积电、英特尔也都在各自的方向上探索 3D 堆叠和先进封装,韬定律是对当前各种技术路径的总结和阐释。
他认为,何庭波给出的 2031 年达到 1.4 纳米等效水平的目标偏保守。华为从 2021 年开始在逻辑折叠方向上投入,六年间做过的流片试验远不止 381 款,大量芯片在验证过程中被淘汰。
国内从代工、封装、材料到测试的产业链都已跟进,实际进度可能提前 1 到 2 年。目前制约进度的因素中,EDA(电子设计自动化,芯片设计所需的核心软件工具)仍是最大瓶颈。
逻辑折叠要求设计工具把多层堆叠的晶圆当作一个整体来处理,在最小的电路单元层级上做跨层分配,国产 EDA 与海外的差距约在 5 到 10 年。何庭波在论文中也把 EDA 列为排在首位的未解决挑战,并表示华为已开发初步的内部工具,方法论细节将在后续公开。
林美炳表示,韬定律已被大量产品验证,可行性不需要怀疑。他更关注的是,在韬定律的路径下,华为的芯片性能能否弥补国内晶圆代工的不足,甚至超过台积电、三星的代工水平。


登录后才可以发布评论哦
打开小程序可以发布评论哦