中欧深一度丨「韬定律」刷屏之后,半导体产业的底层逻辑变了吗?

中欧基金

18小时前

但进入7纳米、5纳米之后,资本开支会大幅增加,同时算力提升的幅度会逐渐下降。...芯片建立了整个科技行业的底座,摩尔定律指引着整个芯片行业该如何发展。...首先要有一个判断:当前中国半导体产业链的总市值,可能是被严重低估的。

宋巍巍:

首先要解释一下,“τ”这个希腊字母,它代表的是信号在计算链路中的总延迟。“韬定律”的本质,并不是一个简单的物理定律,更像是一个产业发展的规划。“韬定律”要做的,是在未来每隔一段时间,系统性地降低整个计算链路中的时延,从而提升整体计算的频率。从这个意义上说,“韬定律”比摩尔定律要更加回归芯片产业发展的本质。

宋巍巍:

芯片建立了整个科技行业的底座,摩尔定律指引着整个芯片行业该如何发展。

摩尔定律的核心,是产业界大约每隔18个月,单位面积上的晶体管数量就可以提升一倍,同时成本降低一半。这背后带来的结果,是手机、电脑等各种电子设备变得越来越便宜、性能越来越强,也进一步支撑了人工智能应用的发展。

摩尔定律成立的前提,是晶圆厂可以持续把芯片制程做得越来越小。但在芯片越做越小的过程中,摩尔定律遇到了两堵“墙”。

1

第一堵墙是物理层面的。如果制程继续往1纳米以下走,就会出现量子隧穿效应,也就是芯片漏电,信号无法稳定传递。

2

第二堵墙是经济层面的。过去摩尔定律的价值在于,性能提升的同时,成本下降。但进入7纳米、5纳米之后,资本开支会大幅增加,同时算力提升的幅度会逐渐下降。

这就导致一个问题:最先进的制程只能被少数科技企业使用。科技不再天然走向普及,反而可能走向寡头化和高成本化。

宋巍巍:

如果拆解一个芯片系统,大致可以分成四个核心层级:晶体管层、电路层、芯片层和系统层。

过去60年,全球半导体产业的大部分资源和精力,几乎都集中在晶体管层。我们熟悉的14纳米、7纳米、5纳米、3纳米,本质上都是为了降低单个晶体管切换信号的时延。

但除了晶体管层之外,还有电路层。电路层的时延,来自信号在微小金属导线和逻辑门之间传递时产生的延迟,也就是所谓的RC传播延迟。

第三层是芯片层。芯片中的计算核心,需要从缓存或更大的内存中搬运数据,这一过程同样会产生时延。

第四层是系统层。尤其在AI时代,大模型训练和推理不再只发生在单颗芯片内部,也在服务器集群之上。成千上万颗芯片之间,通过光纤互联的网络通信和协同计算共同完成任务,也存在大量时延。

所以,从晶体管层到系统层,每个层级都可以降低时延,最终提升整个计算的效率。

宋巍巍:

不同层级的时延,量级是不一样的。在器件层,也就是晶体管层,时间尺度是皮秒级;电路层是纳秒级;芯片层是微秒级;系统层则可能达到秒级。但目前全球半导体产业绝大多数的资源,仍然集中在器件层,也就是大家都在关注如何把晶体管的物理尺寸做得更小。

如果把更多资源投入到电路层、芯片层和系统层,可以获得更大的系统效率和计算效率提升。

“韬定律”的革命性,就在于它颠覆了芯片系统的优化优先级。它把重点指向芯片互联层、电路层和系统层的优化,通过逻辑折叠、全栈软硬协同、系统级优化等方式,来获得更高的效率。

宋巍巍:

这背后用到的关键技术,是逻辑折叠。

以前制造传统芯片,更像是在平面上盖房子,所有晶体管和逻辑门都铺在一个二维平面里。如果两个逻辑门之间距离很远,就需要一根很长的金属导线连接。导线越长,电阻和电容越大,电信号走得越慢,也越耗电。

逻辑折叠更像是盖楼房。它不是继续沿着微缩制程的方向推进,而是把两片芯片折叠在一起,构建成三维结构。这样一来,原来在平面上相隔很远的两个逻辑门,可以被重新安排到一楼和二楼。上下两层之间通过混合键合技术实现通信,信号不需要再沿着平面绕很远的路,而是直接垂直穿过。因为物理距离大幅缩短,导线变短,电阻和电容都会下降。

宋巍巍:

传统3D封装,比如把GPU和HBM内存垂直堆叠在一起,本质上是异构堆叠,也就是把不同功能的芯片上下拼接起来。它更接近硬件层面的拼接,芯片架构本身仍然是平面的。

逻辑折叠是同构逻辑垂直折叠。它是把原来完整平铺在一个平面上的逻辑电路,垂直拆分到两层或三层晶圆上,再通过非常精细的混合键合技术,把上下两层连接起来。这就使得原来信号在平面上可能要绕几毫米的路,现在只需要垂直穿过几微米,所以在速度上有相对数量级的提升。

另外则是软件层面的变革。如果多层逻辑芯片堆叠之后,软件仍然按照单芯片思维调度,性能增益可能会被抵消。因此,当企业同时具备芯片设计、操作系统、编译器和AI框架等能力时,才有可能从设计之初就围绕堆叠架构进行全栈协同。

宋巍巍:

逻辑折叠芯片的成本优势,主要来自三个相对确定的趋势:

1

“韬定律”带来的面积红利。逻辑折叠让芯片的物理面积缩小,每片晶圆能够产出更多芯片,直接摊薄了晶圆的成本。

2

封装成本的下降。混合键合现在还处在产业化初期,成本相对较高;但随着国产设备的替代和规模的扩大,未来成本预计会下降。

3

研发摊销的优势。芯片的架构设计是可以在多条产线上复用的,研发成本会被大幅摊销。

宋巍巍:

逻辑折叠可能是未来十年AI算力芯片的重要出路。

当下,AI芯片面临一个关键的难题——“扇出困境”。也就是,芯片越大,算力增长速度越可能显著快于带宽和供电能力的增长速度,因此带宽和供电之间就会存在矛盾。

而3D折叠的解决方案,是把原来在边缘的内存接口和电源,搬到芯片的上下表面。这样一来,带宽、接口、供电能力和面积成正比,与计算能力的增长速度就可以匹配起来。

宋巍巍:

“韬定律”带来的第一个结果,可能是突破过去先进制程的封锁。

过去几年,中国先进制程始终面临“卡脖子”问题。如果2026年出现等效3纳米芯片,2031年前后出现等效1.4纳米芯片,先进制程的技术壁垒和垄断格局,这一情况可能会被改写。全球半导体产业也会从过去的单极格局,变成两极格局:一极是以中国大陆为代表的产业链,拥有先进芯片制造能力和巨大的消费市场;另一极是美国、欧洲及其他海外半导体产业链。

在这个过程中,中国的先进晶圆制造、先进封装、半导体材料,以及下游手机芯片、AI芯片等方向,都可能出现大幅的放量和业绩增长。

宋巍巍:

首先要有一个判断:当前中国半导体产业链的总市值,可能是被严重低估的。

具体到产业链环节:

1

值得关注的是半导体晶圆制造商晶圆制造是重资产行业,也是支撑“韬定律”以及未来先进芯片量产的一个关键环节。虽然产业不再单纯依赖摩尔定律,但沿着摩尔定律推进的晶圆微缩制造,仍然是一个重要的发展环节。

2

围绕晶圆制造的设备和封测环节。比如混合键合、TSV(硅通孔技术)刻蚀、电镀、先进封装材料等,都可能随着晶圆制造和先进封装的发展而受益。

3

芯片设计。论是手机芯片、存储芯片,还是AI算力芯片,国内未来都有可能诞生世界级的公司。

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活动目的

本活动目的为推广移动客户端、提升用户粘性及品牌知名度,不涉及其他商业目的。参与即视为您同意以下规则:

一、奖项种类

现金红包奖励。

二、参与条件与方式

仅限关注本公众号的用户参与,参与者需点亮当篇推文的“赞”与“推荐”(即“在看”)。

将已点亮“赞”与“推荐”的推文页面进行截图,并通过私信发送至本公众号后台。

以推文首次发布日为T日,T+4工作日当日的24:00前完成以上所有步骤,即视为成功参与本次抽奖活动。

三、开奖时间与方式

开奖时间:工作人员将在T+5个工作日的24:00前完成开奖。

开奖方式:在有效参与用户中,在确保公平、公正的前提下,随机抽取中奖用户。

四、兑奖方式

中奖通知:中奖结果将通过公众号后台私信通知。中奖通知将包含红包领取链接及专属口令。

奖品交付:领取成功后,红包金额将直接发放至您的微信零钱账户。

五、奖金金额、奖品数量与中奖概率

奖金金额:8.8元人民币/人。

奖品数量:共10份。

中奖概率:中奖概率根据有效参与总人数计算,计算公式为:中奖概率 = 奖品数量(10) / 有效参与总人数。有效参与总人数指在活动期间内,完全符合本规则第二项所有参与条件的用户总数。

六、兑奖时间与弃奖条件

兑奖时间:中奖用户应自收到中奖通知私信之日起 24小时内完成红包领取。

弃奖条件:若超过上述兑奖时间未领取红包,该红包将自动失效,视为中奖用户自动放弃获奖资格,且无法补发。

七、信息公示

中奖名单将在开奖后,于后续3至5个工作日内的推文文末进行公示,敬请关注。

八、主办方及联系方式

主办方:本公众号运营团队。

联系方式:通过本公众号后台私信或人工客服功能可与我们取得联系。

温馨提示:

请确保您已关注本公众号并保持私信功能畅通,以便及时接收中奖通知。若活动发生不可抗力或非主办方所能控制的情况,主办方保留在法律允许范围内对活动细则进行调整并及时公示的权利。

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基金有风险,投资需谨慎。以上内容仅供参考,不预示未来表现,也不作为任何投资建议。其中的观点和预测仅代表当时观点,今后可能发生改变。未经同意请勿引用或转载。基金管理人承诺以诚实信用、勤勉尽责的原则管理和运用基金资产,但不保证基金一定盈利,也不保证最低收益。基金的过往业绩并不预示其未来表现,基金管理人管理的其他基金的业绩并不构成其他基金业绩表现的保证。您在做出投资决策之前,请仔细阅读基金合同、基金招募说明书和基金产品资料概要等产品法律文件和风险揭示书,充分认识基金的风险收益特征和产品特性,认真考虑基金存在的各项风险因素,并根据自身的投资目的、投资期限、投资经验、资产状况等因素充分考虑自身的风险承受能力,在了解产品情况及销售适当性意见的基础上,理性判断并谨慎做出投资决策。外部嘉宾发言仅能代表其个人意见,中欧基金不保证外部嘉宾发言内容的准确性与完整性,也不承担外部嘉宾发言内容以及相关转载、转发所引起的任何损失及责任。

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但进入7纳米、5纳米之后,资本开支会大幅增加,同时算力提升的幅度会逐渐下降。...芯片建立了整个科技行业的底座,摩尔定律指引着整个芯片行业该如何发展。...首先要有一个判断:当前中国半导体产业链的总市值,可能是被严重低估的。

宋巍巍:

首先要解释一下,“τ”这个希腊字母,它代表的是信号在计算链路中的总延迟。“韬定律”的本质,并不是一个简单的物理定律,更像是一个产业发展的规划。“韬定律”要做的,是在未来每隔一段时间,系统性地降低整个计算链路中的时延,从而提升整体计算的频率。从这个意义上说,“韬定律”比摩尔定律要更加回归芯片产业发展的本质。

宋巍巍:

芯片建立了整个科技行业的底座,摩尔定律指引着整个芯片行业该如何发展。

摩尔定律的核心,是产业界大约每隔18个月,单位面积上的晶体管数量就可以提升一倍,同时成本降低一半。这背后带来的结果,是手机、电脑等各种电子设备变得越来越便宜、性能越来越强,也进一步支撑了人工智能应用的发展。

摩尔定律成立的前提,是晶圆厂可以持续把芯片制程做得越来越小。但在芯片越做越小的过程中,摩尔定律遇到了两堵“墙”。

1

第一堵墙是物理层面的。如果制程继续往1纳米以下走,就会出现量子隧穿效应,也就是芯片漏电,信号无法稳定传递。

2

第二堵墙是经济层面的。过去摩尔定律的价值在于,性能提升的同时,成本下降。但进入7纳米、5纳米之后,资本开支会大幅增加,同时算力提升的幅度会逐渐下降。

这就导致一个问题:最先进的制程只能被少数科技企业使用。科技不再天然走向普及,反而可能走向寡头化和高成本化。

宋巍巍:

如果拆解一个芯片系统,大致可以分成四个核心层级:晶体管层、电路层、芯片层和系统层。

过去60年,全球半导体产业的大部分资源和精力,几乎都集中在晶体管层。我们熟悉的14纳米、7纳米、5纳米、3纳米,本质上都是为了降低单个晶体管切换信号的时延。

但除了晶体管层之外,还有电路层。电路层的时延,来自信号在微小金属导线和逻辑门之间传递时产生的延迟,也就是所谓的RC传播延迟。

第三层是芯片层。芯片中的计算核心,需要从缓存或更大的内存中搬运数据,这一过程同样会产生时延。

第四层是系统层。尤其在AI时代,大模型训练和推理不再只发生在单颗芯片内部,也在服务器集群之上。成千上万颗芯片之间,通过光纤互联的网络通信和协同计算共同完成任务,也存在大量时延。

所以,从晶体管层到系统层,每个层级都可以降低时延,最终提升整个计算的效率。

宋巍巍:

不同层级的时延,量级是不一样的。在器件层,也就是晶体管层,时间尺度是皮秒级;电路层是纳秒级;芯片层是微秒级;系统层则可能达到秒级。但目前全球半导体产业绝大多数的资源,仍然集中在器件层,也就是大家都在关注如何把晶体管的物理尺寸做得更小。

如果把更多资源投入到电路层、芯片层和系统层,可以获得更大的系统效率和计算效率提升。

“韬定律”的革命性,就在于它颠覆了芯片系统的优化优先级。它把重点指向芯片互联层、电路层和系统层的优化,通过逻辑折叠、全栈软硬协同、系统级优化等方式,来获得更高的效率。

宋巍巍:

这背后用到的关键技术,是逻辑折叠。

以前制造传统芯片,更像是在平面上盖房子,所有晶体管和逻辑门都铺在一个二维平面里。如果两个逻辑门之间距离很远,就需要一根很长的金属导线连接。导线越长,电阻和电容越大,电信号走得越慢,也越耗电。

逻辑折叠更像是盖楼房。它不是继续沿着微缩制程的方向推进,而是把两片芯片折叠在一起,构建成三维结构。这样一来,原来在平面上相隔很远的两个逻辑门,可以被重新安排到一楼和二楼。上下两层之间通过混合键合技术实现通信,信号不需要再沿着平面绕很远的路,而是直接垂直穿过。因为物理距离大幅缩短,导线变短,电阻和电容都会下降。

宋巍巍:

传统3D封装,比如把GPU和HBM内存垂直堆叠在一起,本质上是异构堆叠,也就是把不同功能的芯片上下拼接起来。它更接近硬件层面的拼接,芯片架构本身仍然是平面的。

逻辑折叠是同构逻辑垂直折叠。它是把原来完整平铺在一个平面上的逻辑电路,垂直拆分到两层或三层晶圆上,再通过非常精细的混合键合技术,把上下两层连接起来。这就使得原来信号在平面上可能要绕几毫米的路,现在只需要垂直穿过几微米,所以在速度上有相对数量级的提升。

另外则是软件层面的变革。如果多层逻辑芯片堆叠之后,软件仍然按照单芯片思维调度,性能增益可能会被抵消。因此,当企业同时具备芯片设计、操作系统、编译器和AI框架等能力时,才有可能从设计之初就围绕堆叠架构进行全栈协同。

宋巍巍:

逻辑折叠芯片的成本优势,主要来自三个相对确定的趋势:

1

“韬定律”带来的面积红利。逻辑折叠让芯片的物理面积缩小,每片晶圆能够产出更多芯片,直接摊薄了晶圆的成本。

2

封装成本的下降。混合键合现在还处在产业化初期,成本相对较高;但随着国产设备的替代和规模的扩大,未来成本预计会下降。

3

研发摊销的优势。芯片的架构设计是可以在多条产线上复用的,研发成本会被大幅摊销。

宋巍巍:

逻辑折叠可能是未来十年AI算力芯片的重要出路。

当下,AI芯片面临一个关键的难题——“扇出困境”。也就是,芯片越大,算力增长速度越可能显著快于带宽和供电能力的增长速度,因此带宽和供电之间就会存在矛盾。

而3D折叠的解决方案,是把原来在边缘的内存接口和电源,搬到芯片的上下表面。这样一来,带宽、接口、供电能力和面积成正比,与计算能力的增长速度就可以匹配起来。

宋巍巍:

“韬定律”带来的第一个结果,可能是突破过去先进制程的封锁。

过去几年,中国先进制程始终面临“卡脖子”问题。如果2026年出现等效3纳米芯片,2031年前后出现等效1.4纳米芯片,先进制程的技术壁垒和垄断格局,这一情况可能会被改写。全球半导体产业也会从过去的单极格局,变成两极格局:一极是以中国大陆为代表的产业链,拥有先进芯片制造能力和巨大的消费市场;另一极是美国、欧洲及其他海外半导体产业链。

在这个过程中,中国的先进晶圆制造、先进封装、半导体材料,以及下游手机芯片、AI芯片等方向,都可能出现大幅的放量和业绩增长。

宋巍巍:

首先要有一个判断:当前中国半导体产业链的总市值,可能是被严重低估的。

具体到产业链环节:

1

值得关注的是半导体晶圆制造商晶圆制造是重资产行业,也是支撑“韬定律”以及未来先进芯片量产的一个关键环节。虽然产业不再单纯依赖摩尔定律,但沿着摩尔定律推进的晶圆微缩制造,仍然是一个重要的发展环节。

2

围绕晶圆制造的设备和封测环节。比如混合键合、TSV(硅通孔技术)刻蚀、电镀、先进封装材料等,都可能随着晶圆制造和先进封装的发展而受益。

3

芯片设计。论是手机芯片、存储芯片,还是AI算力芯片,国内未来都有可能诞生世界级的公司。

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活动目的

本活动目的为推广移动客户端、提升用户粘性及品牌知名度,不涉及其他商业目的。参与即视为您同意以下规则:

一、奖项种类

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二、参与条件与方式

仅限关注本公众号的用户参与,参与者需点亮当篇推文的“赞”与“推荐”(即“在看”)。

将已点亮“赞”与“推荐”的推文页面进行截图,并通过私信发送至本公众号后台。

以推文首次发布日为T日,T+4工作日当日的24:00前完成以上所有步骤,即视为成功参与本次抽奖活动。

三、开奖时间与方式

开奖时间:工作人员将在T+5个工作日的24:00前完成开奖。

开奖方式:在有效参与用户中,在确保公平、公正的前提下,随机抽取中奖用户。

四、兑奖方式

中奖通知:中奖结果将通过公众号后台私信通知。中奖通知将包含红包领取链接及专属口令。

奖品交付:领取成功后,红包金额将直接发放至您的微信零钱账户。

五、奖金金额、奖品数量与中奖概率

奖金金额:8.8元人民币/人。

奖品数量:共10份。

中奖概率:中奖概率根据有效参与总人数计算,计算公式为:中奖概率 = 奖品数量(10) / 有效参与总人数。有效参与总人数指在活动期间内,完全符合本规则第二项所有参与条件的用户总数。

六、兑奖时间与弃奖条件

兑奖时间:中奖用户应自收到中奖通知私信之日起 24小时内完成红包领取。

弃奖条件:若超过上述兑奖时间未领取红包,该红包将自动失效,视为中奖用户自动放弃获奖资格,且无法补发。

七、信息公示

中奖名单将在开奖后,于后续3至5个工作日内的推文文末进行公示,敬请关注。

八、主办方及联系方式

主办方:本公众号运营团队。

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