西方判定韬定律芯片会更热的结论破产了!
华为最新论文显示,西方基于韬定律逻辑堆叠会让芯片更热的推断破产,何庭波在9月4日发表在“chinaxiv”预印本论文网站上的论文表示,堆叠反而会让芯片总产热量减少,而根据最新披露的数据显示,芯片晶体管密度已经相当于单元高度175nm,栅极间距48nm,基本上达到了台积电N3E(3纳米)的水平。
图示是性能对比的柱状图:
灰色:麒麟 9030 Pro(前代平面芯片,基准)
青绿色:麒麟 2026【等性能模式】:和前代跑完全一样的任务性能
橙色:麒麟 2026【Turbo 全速模式】:芯片跑满全部潜力
有兴趣的朋友可以看看论文全文,不想看也可以看下面极简版:
此前业界对存储芯片堆叠比较认可,目前最高的层级量产版已经堆叠到了321层,长江存储也到了300层,实验室里已经堆叠到了900层,铠侠和三星甚至甚至在规划1000层。HBM最高也堆叠到了16层。
存储芯片可以堆叠很多层的原因是大多数存储单元平时休眠,只有极小一部分块在读写擦写。不会几百层同时满负载发热,热不会全部同时产生。只有编程擦除瞬间局部发热,其余时间静态功耗很低,不过堆叠多了也会发热,但比起逻辑电路每层同时工作发热要好的多。
所以华为韬定律的逻辑堆叠方式并非首创,但此前对逻辑堆叠一直敬而远之,有多个原因,层与层之间精确键合非常困难;每层时钟漂移搞不定;中间层发热很难散热;再有就是3D堆叠的设计软件也不太支持。
华为在因为极紫外光刻机限制无法突破密度的情况下,以3D堆叠为突破口,解决了堆叠键合,优化电路,因为大部分发热不是来自晶体管本身,而是各种导通信号以及供电的线路,比如SoC超过80%功耗消耗在互连走线!
韬定律通过逻辑折叠,将二维平面长走线改为微米级垂直互连,大幅缩短信号传输路径;走线变短,电容下降,还可以进一步压低工作电压,动态功耗显著降低,抵消了晶体管立体密度提升带来的发热压力。
论文中给出的数据是对比(与前代平面架构):麒麟2026实测关键数据,
1.晶体管密度:1.55亿→2.38亿每平方毫米,提升55%;
2.同等性能条件下功耗:NPU功耗‑66%、GPU‑58%、CPU性能核心‑41%;
3.NPU案例:算力维持29TOPS不变,频率下降63%,电压从0.85V降至0.55V,功耗密度下降73%;
4.工艺:1.5μm混合键合,每平方毫米约50万垂直互连。
逻辑折叠芯片密度更高却没有出现预想的严重过热,当然不是3D堆叠天然就有降温红利,而是架构设计缩短了传输路径、削减数据搬运能耗带来的热量;在密度接近极限,量子隧穿效应急剧增加热量的情况下,不缩减晶体管尺寸,只是缩短信号延迟、优化互连传输,将会成为未来芯片迭代的重要路径。







