從追西方腳步到開辟新賽道,國產(chǎn)芯片的新故事

5月25日,華為公司在上海電路與系統(tǒng)研討會(ISCAS)上發(fā)布“韜(τ)定律”,提出以“時間縮微”替代“幾何縮微”的新路徑,通過邏輯折疊構(gòu)建器件—電路—芯片—系統(tǒng)四層協(xié)同優(yōu)化體系,目標到2031年實現(xiàn)等效1.4納米水平。這是中國首次在全球半導體領域提出產(chǎn)業(yè)級底層演進定律,被視為繼摩爾定律之后芯片行業(yè)的又一次理論變革。
那么,應該如何理解這一看似深奧的“韜定律”及其意義呢?
“韜定律”的新框架
要理解“韜定律”,我們不妨把芯片想象成一座繁忙的現(xiàn)代城市。在這座城市里,數(shù)以百億計的晶體管就是城里的高樓大廈,而數(shù)據(jù)信號則是那群騎著電摩、在樓宇之間不斷奔波送件的快遞員。
芯片的性能好不好、速度快不快,主要取決于快遞員能不能在最短時間內(nèi),把所有包裹送到目的地。
在過去幾十年的“摩爾定律”時代,芯片制造是極度標準化的“幾何縮微”。打個比方,就是拼命把大樓建得更小、更密,把樓與樓之間的距離從幾百米壓縮到幾納米。當樓挨著樓時,快遞員(數(shù)據(jù)信號)甚至只需要邁一步就能送達。這種物理距離的極限壓縮,帶來了芯片性能每隔18到24個月就翻倍的黃金時代。
但現(xiàn)在的問題是,這種傳統(tǒng)的“幾何縮微”,在物理和經(jīng)濟雙重維度遭遇發(fā)展瓶頸。從物理上看,大樓建到納米級別,受量子隧穿效應影響,墻壁就會薄到快要漏風,快遞員開始迷路、包裹出現(xiàn)丟失;從經(jīng)濟上看,為了建更小更密的樓房,必須斥巨資引進世界上最精密的雕刻機(EUV光刻機),導致蓋樓的成本指數(shù)級上升,動輒數(shù)十億美元。
而“韜定律”的意義,是給芯片演進總結(jié)了最近業(yè)界正在嘗試的另一條道路。它不再執(zhí)著于把大樓建得更小、更近,而是去攻克另一個維度:時間。這就是所謂的“時間縮微”。回到城市的比喻中,既然我們無法在物理上繼續(xù)把大樓建得更近,那如何讓快遞送得更快?
答案是:修快速路、優(yōu)化紅綠燈、取消不必要的繞路環(huán)節(jié),讓快遞員少繞路、不堵車、跑得快,從系統(tǒng)性上壓縮送件時間。例如,邏輯折疊可以視為修高架,把城市從平面公路升級成立體交通網(wǎng),使數(shù)據(jù)不僅能直接“抄近道”,而且能同時并行地傳遞多條數(shù)據(jù),效率翻倍。
“韜定律”并非憑空誕生的魔法。在國際半導體的語境中,業(yè)界近年來一直在探討的“超越摩爾”以及“系統(tǒng)技術協(xié)同優(yōu)化”,與“韜定律”的底層邏輯有著異曲同工之妙。但“韜定律”的價值在于,它首次將這些散落在工程實踐中的“自救方案”,系統(tǒng)性地提煉并歸納為一條底層的演進理論,為行業(yè)提供了一個綱領性的敘事與解釋框架。
國產(chǎn)芯片的未來
從理論的創(chuàng)新回到現(xiàn)實的土壤。“韜定律”的誕生,折射出國產(chǎn)芯片行業(yè)當前面臨的壓力,更彰顯其在重壓之下激發(fā)出的創(chuàng)新潛力。
“時間縮微”提出的背后,是中國芯片產(chǎn)業(yè)在“幾何縮微”道路上遭遇阻礙的現(xiàn)實投影。當頂尖的光刻設備、先進的制程工藝受到其他國家嚴苛的限制時,國產(chǎn)芯片難以像海外巨頭那樣,順理成章地通過購買最新一代光刻機去實現(xiàn)物理尺寸的縮小。這是一場非公平環(huán)境下的“極限施壓”。
危機往往也是創(chuàng)新的發(fā)源地。當“正規(guī)軍”靠重裝備正面強攻的道路受阻時,逼著行業(yè)改弦易轍、走向“換道超車”。“邏輯折疊”和“系統(tǒng)協(xié)同”,恰恰是這種“換道超車”的典型產(chǎn)物。既然無法在芯片大樓的“物理外墻”上繼續(xù)壓榨納米數(shù),那就在“室內(nèi)設計”和“交通網(wǎng)絡”上把效率做到極致。用成熟的、可獲得的制程工藝,去實現(xiàn)堪比頂尖工藝的等效性能。這就如同沙里淘金,是對工程極限和系統(tǒng)智慧的壓榨。
然而,在為這種中國式創(chuàng)新智慧喝彩的同時,也必須保持極其清醒的認知:從長期來看,芯片行業(yè)具有高度的全球分工特征,任何國家都難以在封閉條件下建成一套百分之百自主可控、技術領先且經(jīng)濟高效的“全產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)”。
一顆先進制程的芯片,從最初的設計到最終的封裝,要經(jīng)歷幾千道工序。這背后,是德國的精密光學、日本的化學材料、美國的EDA工具與設備、荷蘭的系統(tǒng)集成,以及全球數(shù)以萬計的科研人員數(shù)十年的智力結(jié)晶。
如果將自己完全封閉起來,不僅意味著要重復發(fā)明無數(shù)個昂貴的“輪子”,更意味著會逐漸失去與全球最先進智力、最前沿技術進行碰撞和迭代的機會。這從經(jīng)濟學和物理學規(guī)律上看,是極其艱難且不劃算的。
因此,“韜定律”雖然提供了一條在逆境中突圍的工程路線,但國產(chǎn)芯片的下一步,絕不是走向畫地為牢的封閉自保。國產(chǎn)芯片的真正出路,在于“以創(chuàng)新求合作”。我們之所以要在理論上突破、在邊緣創(chuàng)新上取得自主優(yōu)勢,不是為了徹底切斷與世界的聯(lián)系,而是為了讓自己在未來的全球產(chǎn)業(yè)鏈中擁有更有分量的“入場券”。
科技每一次躍遷,都是人類共同努力的結(jié)果。對于走在突圍路上的國產(chǎn)芯片而言,“韜定律”是一個優(yōu)秀的、充滿韌性的新敘事,但它的終極歸宿,應當是在更開放的未來,與全球芯片業(yè)同行一起,共同推動人類科技邊界的向外延伸。(作者系《法律與人工智能》專家委員陳白)
編審:邢硯薷 蔣新宇 張艷玲








