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英特尔也有自己的“韬定律”?

原创
05/26 11:59
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5月25日,当华为何庭波提出以“时间”为尺度的τ缩放理论,并被外界解读为“韬定律”时,各种争议也随之而来。行业内外很容易形成一种误读:似乎华为找到了一个可以直接替代摩尔定律的新定律。

笔者认为,所谓“韬定律”不是凭空出现的“新物理规律”,而是全球芯片产业在后摩尔时代共同转向系统级优化的一种表达。其实,另一家半导体巨头英特尔也在讲类似的故事,只是它的语言更偏向工程实现而非理论。

5月5日,国外科技博客Damnang在《Intel’s Real Moat That Nobody Talks About: STCO》(https://damnang2.substack.com/p/intels-real-moat-that-nobody-talks?r=5ggurd&utm_campaign=post-expanded-share&utm_medium=web&triedRedirect=true)一文中提出,英特尔的真正优势“不在于拥有一个好的制程节点或一个好的封装”,而在于能够把客户的软件级需求转化为具体技术选择,并将晶体管电路、封装、供电、内存、光互连和系统架构放进同一个优化循环。这个结构被称为STCO,即System Technology Co-Optimization,系统技术协同优化。

英特尔的STCO其实跟华为的“时间缩放”理论回答的是同一个问题:当先进制程不再像过去那样稳定释放红利,芯片公司还能靠什么继续提升性能、能效和系统竞争力?

STCO并不是单独强调某个晶体管结构,也不是单独强调某种封装技术,而是把客户工作负载的需求向下拆解成一整套技术选择。Damnang原文解释,STCO从客户对性能、功耗、带宽和延迟的需求出发,再转化为具体的工艺选择、封装结构、供电方案和接口规格。

比如,一个客户希望降低AI推理延迟,同时面临内存带宽紧张、功耗预算有限、封装尺寸不能无限扩大的问题。STCO不会只回答“换一个更先进制程”。它会同时追问:用哪种晶体管库?需要多少chiplet?SRAM够不够?要不要引入FeRAM等新型存储?HBM放在哪里?用EMIB横向连接,还是用Foveros垂直堆叠?正面供电够不够,是否需要背面供电?电I/O够不够,是否需要光I/O?所有这些选择,最后都要服从系统级PPA,也就是性能、功耗和面积的综合目标。

换成餐厅类比:过去大家只看厨师刀工快不快,相当于只看芯片某个单点技术强不强;但真正决定一家餐厅效率的,还包括食材供应、厨房动线、炉灶火力、传菜路线、前厅排队和结账系统。如果厨师很快,但食材送不到、厨房太拥挤、上菜路线混乱,顾客仍然等得很久。STCO要解决的,就是“每个环节各自优化,但整体效率并不高”的问题。

英特尔STCO的一个典型抓手是PowerVia,也就是背面供电。传统芯片中,晶体管在底部,上方堆叠多层金属线,这些金属线既要传输数据信号,也要输送电力。随着节点继续缩小,信号线和电源线都挤在正面,会相互抢空间。PowerVia的思路是让数据信号继续从正面走,而电力从背面送入晶体管。这样正面布线空间释放出来,电源路径也更短,电压降更低,系统更稳定。但PowerVia真正有价值的地方,不只是“背面供电”四个字。原文特别指出,PowerVia不是工艺团队单独能交付的技术。因为要从背面供电,晶体管布局、正面信号布线、背面电源布线、封装电源引脚和chiplet布局都要匹配。一个地方优化,可能在另一个地方产生冲突。因此,PowerVia不是单纯制程技术,而是STCO级别技术。

 

这与华为τ缩放理论形成了有趣的对应。华为强调,真正的进步来自系统关键时间的压缩;英特尔强调,真正的优势来自跨层技术旋钮的协同。一个问“时间瓶颈在哪里”,一个问“系统目标如何拆成技术组合”。二者语言不同,但都说明:后摩尔时代的先进性,已经不再只是晶体管尺寸,而是系统组织能力。

当然,华为时间缩放的论文中自己也承认,τ缩放不是一个已经完成的系统。它仍然面临EDA工具链、多层晶圆工艺波动、垂直互连开销、能耗约束和新基准体系等挑战。论文明确指出,τ是“时间法则”,不是“焦耳法则”。换句话说,如果一个系统快了10倍,但功耗也增加10倍,它仍然会撞上电力和散热上限。

在《Intel’s Real Moat That Nobody Talks About: STCO》这篇文章中也提到,其实台积电正在类似方向追赶,其背面供电结构Super Power Rail计划与A16世代纳米片晶体管结合。英特尔的优势并不是永久壁垒,更像是台积电追赶前的时间窗口。这个窗口能维持多久,取决于英特尔能赢得多少外部客户,以及能否用真实产品证明18A、14A、PowerVia、PowerDirect和先进封装的可行性。

最后,笔者认为,大家看待“韬理论”,要避免理解为“华为提出新定律,所以摩尔定律被替代”。更准确的理解是:华为用τ缩放提出了一套后摩尔时代的系统优化框架,而英特尔提出的STCO说明,全球头部半导体公司(包括台积电)都在从单点制程竞争转向系统级效率竞争。

英特尔STCO与华为τ缩放理论核心对比,来源:与非研究院整理

来源: 与非网,作者: 李坚,原文链接: https://www.eefocus.com/article/2020774.html

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英特尔在云计算、数据中心、物联网和电脑解决方案方面的创新,为我们所生活的智能互连的数字世界提供支持。全球芯片龙头,传感器业务涵盖MEMS、视觉,2023年营收超600亿美元。

英特尔在云计算、数据中心、物联网和电脑解决方案方面的创新,为我们所生活的智能互连的数字世界提供支持。全球芯片龙头,传感器业务涵盖MEMS、视觉,2023年营收超600亿美元。收起

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