华为 韬定律画图解释华为“逻辑折叠”大招:减少晶体管连接线长度,垂直走线
基础知识不难,叫RC延迟。芯片主频受限制,不是晶体管开关速度,这个皮秒级别够了。RC延迟就是连接晶体管的导线,有电阻R,还有“寄生电容”C。R容易理解,C就是线与衬底、线与相邻线之间的寄生电容,是个坏东西。
RC延迟与导线长度L的平方成正比,是拖累芯片性能的最大麻烦之一。减少L就是大招,但不只是减少总线长,有一个“关键路径”的说法。举例,总线长等于全城道路总里程(几十万公里),而关键路径是从A区到B区的最长单条通勤路线,30公里。主频受这个30公里限制。
如图,如果平面布线,晶体管互相贴着的连接很短不怕。但是模块之间要连接,搞多了就有很多“跳线”长长地拉过去,给出恐怖的L。能优化,但是晶体管和模块一多,长跳线还是不可避免,关键路径很长。
改成立体布局,一下格局打开,长跳线不需要,垂直走短线就行了。这图是三层,两层就有很大改进。
需要注意,让线垂直走需要技术,这是3D先进封装。垂直走的线多达每平方毫米上万条,甚至百万条。两层的间距也很重要,要缩小。一个想法是造很微小的凸点,上下两层凸点碰上就连上了。这办法不太好,就改光滑平面,两块严丝合缝贴一起,铜导线对铜导线直接扩散融合为一体,打通连接。这叫混合键合,hybrid bonding。
技术都是业界已经有的,华为主导,中国突破了3D先进封装技术,就可以改电路设计软件,二维平面设计改三维,直接大幅进步了。麒麟2026是样本,每平方毫米晶体管数量比2025年的麒麟芯片增加55%达到2.38亿个,两层分布。
