中国首个芯片新定律 !华为广发韬定律英雄帖:下个十年最重要投资

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5月26日消息,华为日前正式提出半导体领域全新演进理念韬(τ)定律,以“时间缩微”替代“几何缩微”,不再单纯依赖晶体管尺寸不断缩小,而是通过逻辑折叠等技术,压缩信号传播时延,提升系统整体效率。

预计到2031年,基于韬定律的高端芯片晶体管密度将达到1.4纳米制程的同等水平,不过华为董事、半导体业务部总裁何庭波在论文中也坦言,目前仍有几个实质性问题,需要全产业链合作解决:

工具链与设计方法论。现有电子设计自动化(EDA)工具适配传统平面芯片设计,全尺寸逻辑折叠技术需要全新工具链。不过华为已经开发了初步的内部工具,产生了有用的结果,方法细节将在未来几个月内公布。

至于方法论,论文称:“τ-原生工具链-开放的、多物理的和3D原生的-是下一个十年最重要的单一促成投资”。

晶圆间工艺变异。LogicFolding键合的晶圆可能来自不同批次甚至不同节点,晶圆间在阈值电压、驱动电流和互连RC上的变异远大于晶圆内变异,对时钟分配和保持时间余量影响最大。

垂直互连开销。每个混合键合和TSV都带来有限的电阻和电容惩罚,TSV的禁入区会挤占标准单元。必须通过不等式逐层证明合理性:τ收益(有效硅面积+线长缩减)必须大于τ惩罚(垂直互连RC)。

能量。τ是时间定律,不是焦耳定律。一个跑得快十倍但功耗高十倍的超级节点超过了电网容量。τ缩放需要一个能量伴侣:内存语义架构、近/共封装光学器件、背面功率传输、内存中/近内存计算、数据中心规模的DVFS。

基准测试。行业当前的性能基准测试Linpack、MLPerf、SPEC,是为每个工作负载使用单个标量就足够的时代设计的。一个τ缩放的行业需要τ概貌基准测试——向量形式,能揭示系统每一层的主导τ以及该层剩余的余量。占主导地位的τ层,根据定义,就是下一个投资目标。

在论文最后,何庭波表示,未来十年的工作范围已经划定。许多开放问题依然存在,没有任何单一组织能够独自解决,“工具链、标准、基准、器件物理和经济模型都需要来自任何单一公司之外的力量做出贡献。因此,本文既是一份来自实践领域的报告,也是一份邀请。”