找工位
空间入驻
小程序

华为发布“韬定律”,“摩尔定律”的时代结束了

2026-05-26 00:00:00
文章转载自"北大纵横"

图片
来源 | 星海情报局
作者 | 星海老局
3717字 阅读时间8分钟

 

一条定律,到底能有什么威力?

 

众所周知,半导体行业是讲“摩尔定律”的,即“集成电路上可容纳的晶体管数目,每隔约两年便会增加一倍。”


微观下的芯片就像城市的街道

 

这句话的言下之意就是:对芯片厂商而言,别的都是虚的,只有提高设计、制造水平,把晶体管越做越小、越排越密才是真的。

 

这当然不是什么能用数学计算严谨证明的定律,但却是一种对行业发展逻辑的精准归纳,是由快捷半导体和英特尔创始人之一戈登·摩尔(Gordon Earle Moore)于1965年提出的一个经验法则,一个“行业指导性思想”。

 

乍一看,我们或许会觉得这有什么大不了的,不就是一个行业观察么?

 

一句轻飘飘的话,凭什么可以定义价值万亿美元的全球半导体行业?

 

就凭他是英特尔的联合创始人吗?

 

一句话当然没有这种能量。

 

但如果这句话被所有厂商当成真理而虔诚信仰的时候,那就是另一个故事了。尤其是当其他业内大佬纷纷提出与之相通的观点,彼此构成了一整个理论体系的时候。

 

要知道:半导体行业不仅有摩尔定律,还有各种从侧面协助摩尔定律的其他定律。

 

Dennard缩放定律——晶体管缩小时,电压和电流同步等比缩小,功耗密度保持不变。这是摩尔定律的"能耗伴侣",让性能翻倍的同时不增加发热。2005年已失效

 

Amdahl定律,并行计算的天花板定律——一个任务里有多少比例是"必须串行"的部分,决定了并行加速的上限。

 

Wirth定律——软件变慢的速度比硬件变快的速度更快。摩尔定律让硬件每两年翻倍,但软件工程师因此变得粗放,用越来越臃肿的代码换开发效率。

 

Rock定律——芯片制造设备的成本每四年翻一番,这是摩尔定律的"代价面"——性能在涨,但建一条新生产线的钱也在指数级膨胀。

 

实际上,从那时候起,整个半导体行业,都选择相信了摩尔的观察,并开始按照摩尔的话来组织自己的行动。

 

于是,摩尔定律,成为一种契约、一种行业自我实现的“预言”——两年之后,我会给你带来性能翻倍的东西。

 

基于这样的承诺,芯片厂商按照这个节奏进行投资和研发、设备商按这个节奏开发光刻机软件公司按这个节奏规划产品迭代客户按这个节奏制定采购计划

 

而更加重要的是,摩尔定律的提出,解决了行业里一个非常现实的问题:如何分摊天文数字的研发成本

 

一条芯片生产线,里面包括了光刻机在内的上百种尖端设备,造价动不动就是数百亿美元。你让任何一家巨头公司做这种级别的投入,那都是会带来巨大争议的,但摩尔定律却让大家心甘情愿地做了几十上百次这样的投入。


台积电的生产线,里面堆满了各种设备,绝非只有光刻机才是重要的 


原因在于:只要性能每两年翻倍、成本持续下降,就总会有新的应用场景被解锁,总会有新的市场涌现来消化产能所以英特尔愿意建晶圆厂,台积电愿意投EUV,ASML愿意花二十年开发极紫外光刻机

 

因为大家都相信市场会增长,投入会有回报。

 

摩尔定律是这条产业链上所有人共同押注的底层假设,是一种不言自明、理所当然的东西。

 

结果就是,这些年我们眼看着芯片制程从7nm一路被干到3nm,晶体管数量从69亿(苹果A12)一路被拉到了280亿(苹果M4)。然后,随着AI时代的到来,对GPU、内存条、硬盘的需求暴增,半导体行业彻底成为了左右打过命运走向的关键领域。

 

这就是“行业定律”的威力,因为当它开始被全行业所信仰,所有人就都为以此为基本假设而进行真金白银的投入,信的人越多、投入得越多,这种信仰的威力就越强大。

 

华为“韬定律”何以终结摩尔定律

 

本来,全世界都可以跟着“摩尔定律”一路“你好我好大家好”走下去的,但当技术越来越先进,当工艺制程从微米级一直下探到纳米级的时候,摩尔定律就开始出问题了。

 

不是大家不信这老头的话了,而是摩尔定律撞上了物理学的铜墙铁壁——量子隧穿。

 

经典物理学中,能量不够就过不了障碍,就好比你不踩油门,那车就上不去坡。但电子不是汽车,它的位置是一团概率分布。这团概率雾会渗入障碍物内部,如果障碍足够薄,渗过去的概率就不为零——电子就这样"穿墙而过"了。


 

在微米级别的晶体管中,这种障壁非常厚重,电子根本穿不过去。但晶体管缩小到几纳米时,势垒薄到挡不住这种穿透,关不断的漏电流由此产生,这就是几何缩放的物理极限。

 

电子是量子粒子,量子隧穿是它的内禀属性,没有任何工程手段可以消除。当沟道长度进入2纳米、1纳米量级,隧穿电流会强到让晶体管完全失去开关功能,芯片就废了。

 

这就是那个困扰全行业的大问题:当摩尔定律失效后,我们要怎么办?

 

或者我说得更直白些:物理学的铜墙铁壁就在那里,我们既然无法打破物理学约束,那要如何提升芯片性能?

 

行业里的能人异士们当然提出过许多解决办法,英伟达押注GPU大规模并行,用堆算力核心换性能;苹果做软硬一体协同,M系列芯片靠统一内存架构和自研指令集榨干每瓦性能;台积电转向先进封装,CoWoS和SoIC把多颗芯片叠在一起当一颗用;AMD用Chiplet把芯片切成小块分开制造再拼装,降成本同时提良率......等等等等。

 

工程上,大家都有自己的解题思路。

 

但在总体的行业指导思想上,自从摩尔之后,再无人能够提出那种“三界大魔皆拱手,十方外道悉皈依”的宏观原则了。

 

直到昨天,直到华为终于发布了“韬定律”,回答了那个问题。

 

来看看华为“韬定律”论文里的几条核心信息吧!

 

首先,摩尔定律已经game over了。

 

论文说:晶体管继续缩小带来的红利已经消失。7nm以下,每个晶体管的成本不降反升;设计一颗2nm芯片的费用超过10亿美元

 

虽然没有明确否认摩尔定律,但看了我们之前论述,大家也应该明白:当这句话被挑明了,也就意味着大家不能再像以前一样跟着摩尔定律去投资产线了。

 

第二,新框架:把"空间"换成"时间"来衡量进步

 

论文说:摩尔定律的本质从来不是"晶体管变小",而是"信号传递变快"。小只是手段,快才是目的。所以他们提出用τ(时间常数)作为新的统一衡量标准,贯穿从晶体管(皮秒级)到数据中心(秒级)整个十二个数量级。

 

以前大家盯着"晶体管有多小",何庭波说这是盯错了指标。真正重要的是"数据跑得有多快"。就像衡量一座城市不该只看面积,而该看通勤时间——时间才是真正的货币。τ缩放就是把这个逻辑系统化。

 

第三,最有意思的一个,LogicFolding逻辑折叠),在固定节点上实现代际跨越

 

论文说:把芯片从"平铺"变成"垂直叠起来",让原本很长的电路信号路径大幅缩短。在麒麟2026上实测:晶体管密度从155跳到238 MT/mm²(一步顶三年的几何缩放),能效提升41%,频率提升13%。

 

也就是说,以前芯片是"平房",信号从巷子这头跑到那头要很长时间。LogicFolding把它改成"楼房",上下层之间打通,信号走楼梯比走平路短得多。关键是:没有换新的光刻机节点,只是重新安排了布局,就实现了以前需要三年才能达到的密度提升。


第四,AI数据中心:数据搬运比计算本身更是瓶颈

 

论文说:大型AI集群里,超过80%的能量被"数据移动"消耗,超过70%的成本在数据存储。减少数据传输时间,和减少计算时间一样重要,甚至更重要。

 

指出了AI集群的成本关键——训练大模型时,芯片"想"得快不是核心问题,芯片之间"说话"太慢才是。就像一群聪明人开会,不是每个人思考慢,而是麦克风和传话效率太低,大家都在等。

 

第五,统一总线(UB):让几百块芯片像一块芯片一样工作   

 

论文说:传统多芯片系统通过多层协议传数据(PCIe、以太网、InfiniBand叠加),每次转换都加延迟。统一总线用一套协议打通全部,远程访问延迟从几十微秒压缩到100纳秒,降低约500倍。

 

这是中国人最擅长的事情——系统工程——统一总线相当于在所有芯片之间建了一条高速直通管道,几乎瞬间就到。一个机架里几百块芯片,对外表现得像一块大芯片。

 

第六,3D Folding3D折叠破解"面积与周长"的根本矛盾

 

论文说:传统2.5D芯片封装里,计算能力随面积增长(N²),但内存带宽、供电、I/O都只能从芯片边缘进入,只随周长增长(N)。芯片越大这个矛盾越尖锐。3D Folding把存储、供电、光I/O都挪到"垂直方向",让它们也随面积增长,彻底解决这个拓扑困境。

 

想象一栋楼,住的人(计算)随楼层数平方增长,但电梯(带宽)只开在边上,越盖越高、电梯越不够用。3D Folding相当于给每层楼都装了天花板电梯,带宽和楼层数同步增长,不再卡脖子。

 

第七,逻辑与存储重新融合

 

论文说:上世纪80年代,CPU和内存被刻意解耦,各自独立发展。AI时代这个趋势正在逆转——数据移动太关键,逻辑和存储必须紧密物理集成,这重塑了整个半导体产业链的权力格局:不做芯片只做封装和存储的公司,话语权正在变大。

 

第八,方法论意义:τ是整个行业的共同语言

 

论文说:τ缩放是自Dennard缩放(1974年)以来,第一个能统一指导整个计算堆栈(从晶体管到数据中心)的优化原则。

 

它让工艺工程师、电路设计师、系统架构师、软件团队说同一种语言

 

总结就是:几何缩放时代结束了,下一个十年的竞争不在光刻机节点,而在如何通过垂直堆叠、光互联、系统架构协同,系统性地压缩数据在芯片内、芯片间、机架间流动的时间。而且人家也不是纯粹玩概念,人家是有实际产品的——华为用六年、381块量产芯片验证了这套方法论,并把它最终整理编纂成一个可以替代摩尔定律的新行业指导原则。

图片


文中观点仅为作者观点,不代表本平台立场


各位读者朋友,公众号改了推送规则,如果您还希望第一时间收到我们推送的文章,请记得给北大纵横公众号设置星标。图片

点击左下方公众号“北大纵横”→点击右上角“...”→点选“设为星标⭐️”