5月25日,在电气电子工程师学会(IEEE)举办的国际电路系统研讨会ISCAS 2026上,华为何庭波发表题为“半导体新路径探索与实践”的主旨演讲,同时在中国科学院科技论文预发布平台(ChinaXiv)发表署名论文《多层电子系统的时间缩微理论(A Time Scaling Theory for Multi-Layer Electronic Sys-tems)》。

这篇论文并不是一篇严格意义上的学术论文,也不是阐述了什么革命性的新发现新发明。这篇文章更像一篇工作总结。文章中一开始就阐明,所谓韬(τ)定律,是华为在根据2020年5月至2026年5月间投入批量生产的381块芯片的经验教训的基础上发展的科学方法论和工业路线图。这个理论是勤勤恳恳工作的结果,并不是什么突然的革命性突破。

何总的那篇论文非常浅显易懂,大家可以都下载看看。文中说:过去几十年,半导体工业只有一项工作:使晶体管更小。晶体管越小,芯片的体积越小,功耗越小,单个晶体管的成本越低。但今天,光刻工具正接近物理极限,制程升级后,每个晶体管的价格已经不再下降。制程升级已经没有降低成本的作用,只是提高性能。

ASML推出最新的High-NA EUV光刻机后,台积电没有着急采购,也是认为制程提升已经无法降低单个晶体管成本,买新的光刻机性价比不高。

华为被制裁后,无法获得先进的光刻机,面临的问题就是在制程节点固定的情况下,如何在单个芯片上持续实现代际性能提升?这篇论文就是回答这个问题。

如果我们看华为和高通的旗舰芯片,可以看到,用主频作为参考标准,华为在2020年发布的麒麟9000的性能已经超过全面超过了高通在2021年的骁龙 8 Gen1。如果没有制裁,华为今天在手机芯片上大概率是全球第一。

但是,随着华为遭遇严厉制裁,从2020年到现在,华为的芯片只是解决了有无问题,在严厉制裁下,把芯片做出来了。但性能上,华为的芯片是不仅反退。华为今天的芯片9030PRO的主频,还不如2020年的麒麟9000,更无法和高通最新的Gen 5相比。从某种意义上,因为制裁,华为的芯片从领先高通一年,到落后高通五年。

在芯片性能远远落后的情况下,华为的手机之所以还能保持良好的体验,主要靠极致的软硬件优化,为什么强推鸿蒙系统,也是这个原因。但软硬件优化也只是修修补补,无法改变芯片落后越来越多的现实。

何总这篇文章认为,华为找到了在现有制程限制提高性能的办法,不再原地踏步。这个办法就是LogicFolding(逻辑折叠),也给出了路线图。

按这个路线图,华为在2026年,终于可以推出一款主频达到2020年的麒麟9000芯片标准的芯片,主频上达到骁龙2021年左右的水平。随后,从2026-2029年,能跟上不掉队,维持一个和高通差不多的速度。在2029年,主频达到骁龙在2024年推出的Gen 4的水准,维持和高通的五年差距。

韬理论并不能让华为一下子超越高通,只是找到了不再原地踏步的办法。华为如果能顺利的应用这个韬理论,就可以在制程被锁死的情况下,和高通以差不多的速度向前跑,差距肯定还是存在的。

逻辑折叠这条路线会碰到很多问题,工艺复杂度飙升;散热困难很多;更重要的是,EDA工具完全重写:台积电、Synopsys、Cadence投资了几百亿美元的平面设计生态链,全要推倒重来。

台积电,Intel,三星可以用EUV光刻机,还可以通过继续缩小二维尺寸(2到1.4到1纳米)稳步获得性能提升。良率高、生态成熟、现金流好,为啥要换路线?目前半导体行业主要把堆叠用在难度更低的缓存(如AMD 3D V-Cache)和内存(HBM)上。没有人愿意尝试逻辑折叠。

西方芯片产业链,是由无数家公司构成,包括EDA设计软件,材料,设备,设计,制造,封装。整个产业链都是围绕制程提升来升级的。没有一家公司有能力说服产业链上所有公司一起调整技术路线。

因为华为被美国严厉制裁,西方产业链上的产品都无法使用,华为只能从零开始重新打造一条芯片产业链。这也给了华为能够推动整个芯片产业链尝试新技术路线的能力。

逻辑折叠并不是华为专属的定律,而是一条"夹缝中求生存"的工程路线,很悲壮,很无奈,难度很大。做成了,也只是能从原地踏步到跟着跑,差距还是存在。如前文所写,就算一切顺利,仅靠逻辑堆叠,麒麟2029年的主频,也只能达到高通在2024年的水平。

今天的华为,已经成为了中美科技竞争的主战力之一,身上寄托了太多国人的希望。因此不可避免染上了意识形态色彩。世人对华为的看法,也就两极分化。这篇论文本身是客观冷静的,但互联网上的情绪严重夸大了华为在技术上的突破。韬(τ)定律并不是革命性的技术突破,也不会彻底颠覆今天的半导体行业。

前面的部分似乎有点让人郁闷。韬(τ)定律不是颠覆性技术,但仍然可以称得上是中国半导体超越之路的一个关键里程碑,奠定了未来超越的基础。不过,要走的超越之路还很长。

未来超越的机会在哪里?

基于硅材料的先进制程是有物理极限的,极限就是1纳米左右,已经不远了。产业界预测2030-2035年的制程就会达到1nm的物理极限。换材料的难度,比搞逻辑折叠更难。

五年后,一旦传统半导体的几何缩微在1纳米附近彻底撞墙,全球所有巨头都将不得不集体转向3D堆叠的技术路线,开始研究逻辑折叠,他们都和华为一样,将面临极度考验散热设计、制造良率和重构EDA工具链的挑战。那时,华为应该已经积累了五年的经验,用逻辑折叠生产了数千万枚芯片。

如果2030-35年,中国搞出了EUV光刻机,在制程上达到2-3nm的水平,同时在逻辑折叠上有五年的技术积累。那时,EUV/先进制程加上逻辑折叠的技术积累,中国的半导体就有希望在五到十年后,站上世界之巅。

如果中国希望能不掉队,和世界水平维持一个五年的差距,也许,搞搞逻辑折叠就够了。如果中国真的希望超越,成为半导体行业的全球领导者,EUV光刻机 / 先进制程和先进堆叠缺一不可。