Huawei представила закон τ: как логическое складывание позволит Kirin обогнать 2 нм к 2031 году

В этом году Kirin может действительно совершить качественный скачок. Компания Huawei представила на конференции ISCAS 2026 дорожную карту развития своих чипов. Информация оказалась настолько насыщенной, что усвоить её с первого раза непросто.

Специалисты Huawei поделились своим видением «постмуровской эпохи» и предложили собственное решение. Заодно они приоткрыли завесу тайны над производительностью Kirin 2026, его пиковой частотой и планами на ближайшие пять лет.

К 2031 году планируется достичь плотности транзисторов, соответствующей уровню техпроцесса 1,4 нм, а частота больших ядер превысит 5,0 ГГц. К 2035 году плотность должна превысить 400 млн транзисторов на квадратный миллиметр, а также будет реализовано складывание трёх, четырёх и более слоёв всего чипа.

Мы понимаем, что этот набор технических терминов может показаться сложным. Не волнуйтесь, мы изучили официальные документы и готовы всё объяснить простым языком.

От закона Мура к закону τ (тау)

Традиционный путь развития чипов зашёл в тупик. Последние 60 лет развитие полупроводников шло за счёт уменьшения транзисторов и размещения большего их количества на одной плоскости: от 22 нм к 14 нм, от 14 нм к 7 нм. Например, в серии A от Apple количество транзисторов выросло в 19 раз с A7 до A18 Pro.

Всего два года назад в A16 помещалось 16 миллиардов транзисторов. Однако после 7 нм этот путь стал менее эффективным. Отдача снижается, а затраты растут.

Транзисторы невозможно бесконечно уменьшать. При достижении определённого размера возникает «утечка» тока, из-за чего телефон сильнее греется и начинает тормозить. Кроме того, есть и финансовый аспект.

Ожидается, что стоимость разработки 2-нм чипа превысит 1 миллиард долларов. Стоимость одного чипа A20 может достигнуть 280 долларов (~22 400 рублей). Физические ограничения непреодолимы, да и экономическая выгода сомнительна.

Как же могут развиваться чипы дальше? Ответ Huawei получил название «закон τ (тау)». В документах есть ключевая фраза: за последние 60 лет закон Мура был сосредоточен не на площади, а на времени. Честно говоря, поначалу это тоже вызывает недоумение. Но если вдуматься, всё становится логично.

Меньшие транзисторы переключаются быстрее, более короткие провода снижают задержки сигнала — в конечном итоге всё это сокращает время вашего «ожидания». Холодный запуск WeChat сократился с полсекунды до мгновенного, загрузка Genshin Impact — с 30 до 20 секунд, съёмка ночных сцен — с двух секунд до мгновенного кадра. Каждый уровень технологического обновления сжимает время обработки.

Представьте себе город площадью 1 квадратный сантиметр. Каждая комната — это транзистор. Чем больше людей (транзисторов) живёт, тем выше производительность. Старый метод заключался в том, чтобы строить дома плотнее и меньше. Но когда дома становятся крошечными, сосед может просто выбить дверь и войти к вам — это и есть утечка тока.

Хуже того, дороги становятся слишком узкими. Курьер, выехав от ворот, петляет по бесчисленным переулкам, бесконечно стоит в пробках и привозит ваш заказ уже холодным. Новый путь, который предлагает Huawei, называется «логическое складывание».

Логическое складывание

Основная идея: раз нельзя бесконечно уменьшать дома, нужно строить вверх. Каждый этаж тщательно спланирован, и к каждой комнате ведёт прямой лифт.

Фундамент площадью 1 квадратный сантиметр остаётся прежним, но общая полезная площадь увеличивается в несколько раз. Курьер на лифте за две минуты поднимается на десятый этаж. Применительно к чипу: размер комнаты (техпроцесс) не изменился, но передача сигнала стала быстрее, плотность транзисторов выше, а частота может быть увеличена.

Возможно, вы помните, что несколько лет назад некоторые производители уже экспериментировали со стеком чипов. Huawei ещё в 2022 году анонсировала технологию стекирования чипов. AMD с помощью 3D V-Cache смогла обойти Intel на рынке настольных процессоров. У Intel есть собственная 2,5D-упаковка EMIB и 3D-стек Foveros.

Однако те методы больше напоминали сборку нескольких чипов или модулей, как кубиков. Логическое складывание от Huawei — это изначально спроектированный как единое целое многослойный складной чип, цель которого — повысить эффективность обмена данными.

Поэтому прирост производительности Kirin будет более прямым и ощутимым.

Чип Kirin 2026 — ждём осенью

Когда же мы сможем его увидеть? Официальный анонс запланирован на осень этого года. Что Huawei представляет осенью из новых телефонов — все в курсе. Серия Mate 90, скорее всего, станет первой, кто получит новый Kirin.

Официально раскрыты некоторые показатели производительности по сравнению с традиционными 2D-чипами того же техпроцесса: плотность транзисторов увеличена на 53,5% — со 155 до 238 млн транзисторов на квадратный миллиметр. Энергоэффективность P-ядер повышена на 41%, пиковая частота увеличена на 12,7% — ожидается, что она вырастет с 2,75 ГГц у Kirin 9030 до 3,1 ГГц.

Есть и дополнительные преимущества: площадь внутренних каналов передачи данных в чипе уменьшена на 55%, количество буферов тактовой частоты сокращено более чем на 50%, а общая длина проводников уменьшена на 30%.

И это только начало. Согласно планам, к 2031 году плотность транзисторов достигнет 400+ млн на квадратный миллиметр, а частота — 5,0 ГГц. Чтобы понять масштаб: это 400 миллионов транзисторов на каждый квадратный миллиметр, а квадратный миллиметр — это примерно размер ушка швейной иглы.

Другими словами, Huawei, не уменьшая сами транзисторы, только за счёт логического складывания сможет к 2031 году создавать чипы с плотностью, равной 1,4-нм техпроцессу TSMC.

Конечно, новый путь только начинается, и проблем хватает. Современное программное обеспечение для проектирования рассчитано на «одноэтажные» схемы. Чтобы спроектировать 3D-складное здание, придётся разрабатывать новый инструментарий. Кроме того, при более высокой скорости чипа становится сложнее контролировать энергопотребление — это как при резком нажатии на газ расход топлива возрастает, поэтому требуется тщательная проработка энергоэффективности на этапе проектирования.

Как бы то ни было, важность архитектуры чипов уже сравнялась с важностью техпроцесса. Осенняя серия Mate 90 станет первым серийным ответом на этом новом пути. Насколько далеко зайдёт производительность — увидим тогда.