华为更新“韬定律”:细化了麒麟和昇腾演进路线
2024年5月25日,韬定律华为半导体负责人何庭波在中国科学院科技论文预发布平台ChinaXiv首次发布《面向多层级电子系统的华为和昇时间缩微理论》预印本(V1版),旨在为后摩尔时代的更新半导体发展探索全新路径。
不同于过去数十年依赖晶体管几何尺寸缩小的细化线“几何缩微”范式,该理论提出以“时间(τ)缩微”取代“几何缩微”,麒麟作为电子系统持续演进的腾演核心目标。通过LogicFolding(逻辑折叠)、进路Unified Bus(统一总线)及Hi-ONE光互连等关键技术,韬定律该方案致力于在器件、华为和昇电路、更新芯片至系统全层级压缩信号传播时间,细化线从而推动性能、麒麟能效与集成度的腾演同步跃升。
7月3日,进路何庭波在ChinaXiv发布V2版本。韬定律相较于V1,新版论文核心理论保持一致,但大幅补充了实测数据与工程细节,并进一步细化了麒麟处理器与昇腾AI平台未来多年的具体演进路线。这一变化对于正逼近先进制程物理极限的全球半导体产业而言,具有极高的关注价值。
以麒麟实测数据验证τ定律落地
相比V1版本侧重阐述“什么是τ定律”,V2版本通过详实数据深入解析该理论的实际落地路径。
三维逻辑折叠的工程突破
在V1中,华为主要介绍了利用三维堆叠缩短关键路径、降低RC延迟、提升频率及晶体管密度的基本思路。V2则进一步揭示了实现这一技术的关键工程条件。

论文引入了“Gear Ratio(齿轮比)”概念,用于量化Hybrid Bonding(混合键合)间距与顶部金属层布线间距之间的关系。研究指出,只有当垂直互连间距与顶部金属层间距足够接近(即齿轮比低于3,理想状态趋近于1)时,设计空间才能从传统的宏块级离散优化(Discrete Optimization)转变为单元级连续优化(Continuous Optimization)。
这一转变具有决定性意义:它使得EDA工具能够将多个主动层视为一个连续整体,以标准单元粒度进行跨层协同设计,打破了以往按功能模块强行分层的粗放式局限,真正释放三维堆叠潜力。为此,华为在超细间距混合键合、TSV微缩及叠层精度控制等领域进行了长期的工艺开发。
麒麟与昇腾的量化演进路线图
在V1基础上,V2新增了晶体管密度与CPU频率的投影曲线图,构建了包含CPU性能核心频率、晶体管密度及逻辑折叠演进的完整量化框架。
- 移动端演进:明确TSV技术将从顶层金属逐步下移至M6层(可释放超过30%的高层布线资源),并规划了从两层向三层、四层多有源层堆叠的路径。
- AI端演进:华为昇腾Ascend990预计将在2030年前后引入逻辑折叠技术。

工程验证数据:功耗与能效显著优化
V2版本新增了大量工程验证数据,其中Kirin 2026与Kirin9030 Pro在等性能条件下的实测对比尤为关键。
数据显示,在25℃环境及相同性能目标下:
* 供电电压:由1.1V降低至0.9V;
* 归一化功耗:下降至0.59(即功耗降低41%);
* 功率密度:下降约5.6%。
业内分析认为,V2不仅展示了性能结果,更补充了背后的工程约束、热管理策略与设计方法论,推动τ定律从理论框架向可持续验证的芯片设计方法转变。
从单芯片到AI集群的系统级协同
V2版本的另一大亮点,是完整阐释了τ定律如何从单颗芯片扩展至整个AI计算系统。
华为指出,随着大模型演进,AI系统的瓶颈已不再局限于单芯片算力,而是计算、互连、存储、供电等多层级发展速度的失衡。未来AI基础设施的性能提升,需从系统层面持续压缩时间常数τ,而非单纯依赖制程节点演进。

技术分工与协同
更新后的论文通过多张示意图,详细阐述了Unified Bus、Hi-ONE及3D Folding三项技术在系统中的分工与协同机制。这三项技术共同作用于不同层级的τ优化,形成了从芯片、互连到AI集群的系统级协同设计体系。
待解决的关键问题
V2在V1提出的待解难题基础上,进一步补充了热感知设计策略及对应的功率密度实测数据。此前提出的关键挑战包括:
* 适配三维逻辑划分的EDA工具链;
* 晶圆间工艺偏差补偿;
* 垂直互连开销控制;
* 系统能耗优化;
* 新型基准测试方法。
截至发稿,该论文在ChinaXiv平台点击量已超26万次,下载量超5万次。
结语:全行业协同共创未来
值得注意的是,华为在两个版本中均未将τ定律定义为成熟的终极解决方案,而是将其定位为一个仍在持续演进、需全产业链协同的工程体系。
何庭波表示,希望未来六至十年内,以τ为核心研发目标的企业、科研团队与产业生态,能够主导后续十年的计算产业发展格局。
“未来十年技术发展框架已然清晰,但仍存诸多待解难题,仅凭单一企业无法攻克。工具链、行业标准、性能基准、器件物理、商业模型等领域,都需要全行业协同共创。”






