每經(jīng)記者｜岳楚鵬    每經(jīng)編輯｜蘭素英    

過去60余年，全球半導(dǎo)體的發(fā)展大致遵循著英特爾聯(lián)合創(chuàng)始人戈登·摩爾提出的“摩爾定律”：集成電路上可容納的晶體管數(shù)量會以大約18至24個月翻一番的速度增長。

然而，隨著先進制程逼近物理和成本極限，“摩爾定律”的發(fā)展空間正在收窄，產(chǎn)業(yè)界也開始尋找后摩爾時代的新方向。

在5月25日的IEEE國際電路與系統(tǒng)研討會（ISCAS 2026）上，華為公司董事、半導(dǎo)體業(yè)務(wù)部總裁何庭波正式發(fā)布“韜（τ）定律”（Tau  Scaling Law），旨在跳出縮小晶體管的傳統(tǒng)路線，預(yù)計到2031年，基于“韜（τ）定律”的高端芯片晶體管密度將達到1.4納米制程的同等水平。 

何庭波視頻演講 圖片來源：演講視頻截圖

6月1日，全球芯片設(shè)計自動化和半導(dǎo)體技術(shù)路線圖領(lǐng)域的重要學(xué)者Andrew B. Kahng接受《每日經(jīng)濟新聞》記者專訪，對“韜（τ）定律”的真實價值與前景進行了解讀。 

他認為，“韜（τ）定律”是對傳統(tǒng)路線的一種挑戰(zhàn)。半導(dǎo)體技術(shù)演進的最終目標，是在應(yīng)用市場中創(chuàng)造具有競爭力的系統(tǒng)產(chǎn)品價值，而系統(tǒng)產(chǎn)品價值并不限于光刻技術(shù)本身。

Andrew B. Kahng現(xiàn)為加州大學(xué)圣地亞哥分校計算機科學(xué)與工程、電氣與計算機工程雙聘杰出教授，也是國際計算機學(xué)會（ACM）和國際電氣與電子工程師協(xié)會（IEEE）會士，2019年獲得“韓國諾貝爾獎”韓國湖巖工程獎。 

Andrew B. Kahng 圖片來源：加州大學(xué)圣地亞哥分校官網(wǎng)

NBD：請問應(yīng)如何理解華為提出的“韜（τ）定律”？

Andrew B. Kahng：在我看來，華為提出的“韜（τ）定律”首先可以被理解為一種面向全球半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)的公開表態(tài)：它既體現(xiàn)出華為繼續(xù)推進半導(dǎo)體技術(shù)演進的決心和信心，也構(gòu)成了對傳統(tǒng)路線的一種挑戰(zhàn)。

“韜（τ）定律”的核心目標只有一個，就是打造在應(yīng)用市場中具有競爭力的系統(tǒng)產(chǎn)品價值。要實現(xiàn)這一目標，不能只依靠某一個技術(shù)環(huán)節(jié)，而需要從系統(tǒng)到技術(shù)的全棧協(xié)同優(yōu)化與協(xié)同推進。系統(tǒng)產(chǎn)品價值不是僅來自于光刻技術(shù)，還包括軟件、封裝、芯片設(shè)計、產(chǎn)業(yè)生態(tài)以及工程能力等多個方面。

NBD：如果芯片進步不再主要依靠縮小晶體管尺寸，現(xiàn)代芯片下一步優(yōu)化的方向是什么呢？

Andrew B. Kahng：從根本上說，真正需要作為優(yōu)化目標并持續(xù)提升的是系統(tǒng)價值。

不過，價值這一概念本身包含商業(yè)和經(jīng)濟層面的考量，相比單純的技術(shù)指標要更加復(fù)雜，也更難被精確衡量。從歷史上看，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)往往借助一系列技術(shù)指標來大致反映經(jīng)濟價值的提升，例如密度。在整個“摩爾定律”時代，這些代理指標也在不斷演進，不僅包括晶體管溝道長度、柵極間距，也包括金屬互連間距、能效、電路速度、成本等多個維度。（注：在半導(dǎo)體領(lǐng)域，縮放指的是通過優(yōu)化設(shè)計、工藝或系統(tǒng)手段，使芯片在性能、功耗、面積和成本等方面持續(xù)提升的過程。）

類似地，“韜（τ）定律”或許也可以被理解為一種元定律，它是一個新提出的概念，旨在反映半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)對于持續(xù)提升系統(tǒng)價值的根本需求。

圖片來源：何庭波演講視頻截圖

需要指出的是，“摩爾定律”與幾何縮放之間的簡單綁定，實際上很早以前就已經(jīng)突破。二十多年前，等效縮放和基于設(shè)計的縮放就已經(jīng)被納入半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)路線圖。

與此同時，“超越摩爾”（More Than Moore）這一概念已經(jīng)存在約二十年。該理念從系統(tǒng)和應(yīng)用需求出發(fā)，而不是單純關(guān)注晶體管尺寸。早在約四分之一個世紀前，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)路線圖中就已經(jīng)加入了“系統(tǒng)驅(qū)動因素”（System Drivers）相關(guān)內(nèi)容。

還應(yīng)注意的是，當(dāng)前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)路線圖已經(jīng)預(yù)計，最遲到2036年，3D多層技術(shù)節(jié)點將成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。此后，3D集成將成為延續(xù)芯片縮放進程的必要組成部分。

華為自2019年以來便已在緊迫探索如何通過3D集成繼續(xù)實現(xiàn)縮放，這一行動很可能早于許多其他公司將該問題視為關(guān)乎生存的戰(zhàn)略挑戰(zhàn)。至于這種提前布局最終會帶來怎樣的結(jié)果，目前仍有待觀察。

NBD：從電子設(shè)計自動化（EDA，指利用計算機輔助設(shè)計軟件來完成超大規(guī)模集成電路芯片的功能設(shè)計、綜合、驗證、物理設(shè)計等流程的設(shè)計方式）和物理設(shè)計角度看，縮短信號路徑、優(yōu)化布局、改進互連，以及推動設(shè)計與技術(shù)協(xié)同優(yōu)化，對于后摩爾時代繼續(xù)提升芯片性能有多重要？

Andrew B. Kahng：這些都是持續(xù)提升系統(tǒng)價值的關(guān)鍵因素。更小、更快、更節(jié)能的芯片，意味著能夠以更低成本提供更高價值。在傳統(tǒng)“摩爾定律”帶來的“順風(fēng)”逐漸減弱后，EDA和物理設(shè)計中的這些基本目標將變得更加重要。

在我看來，EDA和芯片落地環(huán)節(jié)仍然存在巨大提升空間。過去在依靠“摩爾定律”向前推進的過程中，兩個完整技術(shù)節(jié)點的潛在價值尚未被充分挖掘。未來，重新獲取這些價值的機會將分布在設(shè)計工具、設(shè)計方法學(xué)、優(yōu)化技術(shù)等多個方面，并且會與機器學(xué)習(xí)和智能體式AI深度結(jié)合。

我經(jīng)常用“摩爾定律”可以理解為‘每周帶來百分之一的改進’”來說明產(chǎn)業(yè)過去的進步速度。隨著技術(shù)提升放緩，最后的縮放杠桿將不可避免地來自質(zhì)量、周期和成本的改善，而這些改善主要依賴設(shè)計和EDA。同時，機器學(xué)習(xí)和AI也將在其中發(fā)揮越來越大的作用。

NBD：隨著傳統(tǒng)光刻技術(shù)進步變得越來越困難、成本越來越高，系統(tǒng)級設(shè)計、先進封裝、3D集成以及軟硬件協(xié)同優(yōu)化，在延續(xù)半導(dǎo)體性能和能效提升方面能夠發(fā)揮多大作用？

Andrew B. Kahng：上述方向本身就是“超越摩爾”框架下必須發(fā)揮作用的關(guān)鍵杠桿，它們必須幫助半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)繼續(xù)提升系統(tǒng)和產(chǎn)品價值。

我對此持樂觀態(tài)度。我認為，這些技術(shù)路徑以及其他相關(guān)手段，將在未來多年繼續(xù)延展半導(dǎo)體縮放及其帶來的技術(shù)紅利。其原因在于，人類社會在能源、健康、氣候、基礎(chǔ)設(shè)施、可持續(xù)發(fā)展和科學(xué)發(fā)現(xiàn)等方面面臨的需求極其迫切且規(guī)模龐大，我們不能讓半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展停滯下來。

NBD：華為預(yù)計，基于“韜（τ）定律”，到2031年將設(shè)計出等效于晶體管密度達到1.4納米制程的高端芯片。從設(shè)計和實現(xiàn)角度看，應(yīng)該如何理解“等效于1.4納米”？ 

Andrew B. Kahng：2031年距離現(xiàn)在只有5年時間，因此可以推測，華為至少已經(jīng)掌握了一條能夠支撐這一說法的驗證路徑。

還需要注意的是，先進制程前沿的功耗、性能和面積指標從約5納米推進到3納米、2納米和1.4納米時，其改善幅度已經(jīng)放緩。這意味著，“韜（τ）定律”需要彌合的差距可能小于外界直觀想象。

在我看來，“等效于1.4納米”更可能意味著一套基準測試標準。這些標準既能夠體現(xiàn)“韜（τ）定律”的關(guān)鍵優(yōu)勢，同時暴露現(xiàn)在先進芯片在某些方面的局限，例如SRAM（靜態(tài)隨機存取存儲器芯片）密度縮放不足，仍須嵌入純二維平面布局，或者受限于同質(zhì)化芯片架構(gòu)。

這類對比指標可能圍繞更低的功耗包絡(luò)（power envelope）、更高的存儲容量和帶寬、單位封裝面積的等效晶體管數(shù)量，以及同等功耗下的系統(tǒng)級吞吐量來設(shè)定，適用場景可能包括移動處理、邊緣計算或AI加速器。

話雖如此，“等效于1.4納米”很可能并不是指在版圖密度、最高頻率、制造良率、封裝系統(tǒng)成本以及其他諸多指標上都達到1.4納米水平。

我認為，上述指標都可以被量化和測量。如果相關(guān)標準能夠被提前、清晰地提出，并在之后接受驗證，那么“等效于1.4納米”的說法將更有說服力。此外，“韜（τ）定律”的某些維度，可能具備更短的研發(fā)周期，更低的資本開支需求和更小的技術(shù)風(fēng)險。這也會使這一說法具備一定的內(nèi)在穩(wěn)健性。 

NBD：如果“韜（τ）定律”或類似路徑取得成功，將對AI芯片、數(shù)據(jù)中心計算、芯片設(shè)計自動化，以及整個后摩爾時代轉(zhuǎn)型產(chǎn)生哪些積極影響？

Andrew B. Kahng：只要能夠繼續(xù)推動基于半導(dǎo)體的系統(tǒng)價值提升，本身就具有積極影響。

這一概念的價值還在于，它提醒整個產(chǎn)業(yè)生態(tài)，系統(tǒng)價值是一個共同目標，要實現(xiàn)這一目標，多個技術(shù)領(lǐng)域必須協(xié)同合作，才能真正實現(xiàn)一種關(guān)于價值縮放的“元定律”。

此外，如果這一討論能夠邀請產(chǎn)業(yè)界再次思考指標、基準測試和技術(shù)路線圖，即行業(yè)可以如何衡量和改進，并做得更好，而不是僅僅依靠過去經(jīng)驗“看后視鏡開車”，這同樣將產(chǎn)生積極影響。

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