一條新定律,讓華為芯片沖上熱搜。
5月25日,在上海2026國際電路與系統研討會(ISCAS)上,華為正式發布了一套全新的半導體理論——韜 (τ) 定律。這也是中國企業第一次,在全球半導體領域,拿出一套完整的、可指導行業發展的底層新規則。
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華為半導體業務部總裁何庭波署名的同主題論文,提交于中國科學院科技論文預發布平臺
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韜 (τ) 定律的公式, 其中,τ_transistor、τ_circuit、τ_chip和τ_system分別表示晶體管層、電路層、芯片層和系統層的時間常數|來源[1]
簡單理解,韜定律說,應當把時間本身(而不是幾何尺寸大小)作為主要指標。τ是一個特征時間常數,受多個因素影響,我們應該通過改變多種因素來縮小τ。幾何微縮,也只是縮減τ的多種技術之一。
它新在哪里?
過去半個多世紀,全球芯片發展都在跟著摩爾定律走:集成電路上的晶體管數量大約每18至24個月翻一番,芯片性能跟著漲,成本跟著降。這好比在一片土地上,修建起各具功能的房子,修得越多,功能就越多。修不下了,就把房子的比例做得小一點、再小一點、更小一點……
但這極致的“小”,背后藏著兩道繞不過去的坎。
一方面是物理極限,當晶體管縮小到只有幾十個原子的寬度,電子會不受控制地“穿墻漏電”,導致能效比急劇惡化。再往下縮,物理上已經不現實了。
另一方面是天價成本,芯片是用光刻機制造的,制造好的光刻機本身也是難事。芯片上晶體管尺寸的每一次縮小,對光刻、材料、設備的要求都呈指數級飆升。一條3nm芯片生產線的投資超1400億人民幣,全球只有兩三家企業玩得起。結果就是:制程越先進,能生產的廠商越少,單個晶體管的成本反而越來越高——這似乎違背了摩爾定律“更小更便宜”的規律。
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圖片來源:intel官網
簡單來說,芯片已經“縮無可縮”,單純靠縮小尺寸的升級方式,快走到頭了。就在全行業陷入瓶頸、無計可施的時候,華為的韜定律給出了一個新的思路:既然平面上擠不出空間、縮不出性能,那就不卷平面尺寸,改卷立體堆疊。這就是韜定律的核心巧思:放棄極致的“空間縮微”,轉向高效的“時間縮微”。
傳統芯片普遍是純平面布局,所有電路平鋪在同一層面,線路又繞又長,電子傳輸延遲高、損耗大。而華為這次的邏輯折疊技術,直接把平鋪的芯片電路“疊了起來”。
這樣,原本相隔很遠的功能模塊,通過三維折疊直接貼在一起,電子傳輸的路徑大幅縮短,信號延遲、功耗隨之大幅降低。就好比曾經需要東市買駿馬、西市買鞍韉,堆疊以后,東市電梯上二樓就可以直接買到剩下的轡頭和長鞭,省卻大量時間。
不用追求更先進的光刻工藝、不用把晶體管做到極致微小,韜定律巧妙地憑借架構和設計創新,用自己擅長的方式實現性能飛躍。
這還不是簡單的“把兩層芯片直接摞在一起”那種封裝技巧。華為做的,是在設計圖紙階段就按照兩層甚至多層的目標,把樓梯、管線全部重新設計,根據更加高效的“動線”,合理分配水平和垂直方向的布局,讓它們真正變成一個完整的復式大平層。這樣一來,線路設計確實要費更大的功夫,但“家具”就不再需要做得那么迷你。
理論成立了,那現實呢?
根據華為披露的信息,在提出這套新理論之前,華為其實已經默默用它“練手”了整整六年。過去六年里,華為基于韜定律路徑成功設計并量產了 381款芯片,從手機到基站,從車載到AI加速器,這三百多款芯片已經在各種真實場景里跑通了,證明這條路不光紙上說得通,工程上也做得成。
而且,即將于 2026年秋季 面世的新一代麒麟芯片,就將首次完整采用這樣的“邏輯折疊”技術。華為官方實測數據顯示,在不升級光刻工藝的前提下,這顆芯片的晶體管密度從155MTr/mm2躍升至238MTr/mm2,單代際提升幅度達55%;同時SoC性能核心能效提升41%,最高主頻漲幅近13%,布線長度縮減約30%。
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圖片來源:華為
到時候,市場將會親自驗證:韜定律是否真的無需依賴更先進的制程節點,僅靠三維空間重構就能實現跨越式性能增長。畢竟,把兩層發熱大戶貼在一起,散熱就成了頭號難題。華為的實測數據是在特定條件下跑出來的,能不能在手機這種密閉空間里持續滿血輸出,還得看量產后的真機表現。
更刺激的是,華為還給自己定了個目標:到2031年,基于韜定律的芯片,晶體管密度能做到等效1.4nm的水平。要知道,當前最先進的量產芯片制程也才2nm。
但你可能會說,業界目前普遍預測臺積電、三星和英特爾這樣的芯片巨頭,將在2027-2028年就可以量產1.4nm的芯片,華為等到2031年才拿出一個“等效”的版本,那不就從一開始就注定落后人家三四年嗎?
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臺積電芯片的潛在技術路線圖|9to5mac
質疑很真實,但在算力需求持續增長的今天,問題的關鍵其實不在于“誰先跑到1.4nm”,而在于兩條路徑的天花板分別在哪里。
要知道,1.4nm之后還有1nm、0.7nm,對于光刻機來說,每一步都像在針尖上跳舞。而韜定律下的堆疊,今天能疊3層,明天是不是就有機會疊10層、100層。
摩爾定律壓縮尺寸的盡頭就在眼前,而堆疊的路才剛剛開始。
參考資料
[1] 何庭波. A Time Scaling Theory for Multi-Layer Electronic Systems [J]. SCIENCE CHINA Information Sciences, 預發表.
[2] 華為技術有限公司. 華為發表韜(τ)定律,實現晶體管密度與系統性能突破 [官方新聞稿]. 2026年5月25日.(文中關于定律發布、381款芯片量產數據、麒麟芯片性能提升數據、2031年等效1.4nm目標等信息來源)
[3] 人民日報. 華為正式發表半導體領域新定律 [N]. 2026年5月25日.
[4] 21世紀經濟報道. 華為“韜(τ)定律”來了,劍指1.4納米芯片 [N]. 2026年5月25日.
[5] 上海證券報. “韜(τ)定律”有何影響?行業獨家解讀 [N/OL]. 2026年5月25日.
[5] ASML Holding N.V. *High-NA EUV Lithography System (EXE:5000) Product Roadmap and Delivery Schedule* [Investor Presentation]. 2024-2025.(關于1.4nm量產時間窗、High-NA EUV光刻機交付時間的行業共識依據)
[6] TechInsights. Logic Forecast: 1.4nm node risk production and volume ramp timeline [R]. 2024.
[7] Moore, G. E. Cramming more components onto integrated circuits [J]. Electronics, 1965, 38(8): 114-117.
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