前沿导读 上海人工智能研究院研究员彭嘉昊先生在接受《看看新闻》采访时指出，麒麟9050 Pro是一款很强的芯片，关键并不是它的跑分提升了多少，而是它换了一条赛道。 这是第一款采用逻辑折叠技术的手机芯片，由于我们拿不到最先进的制造设备，所以我们换了思路，不再是缩小晶体管尺寸，而是改为缩短信息传输的时间。芯片的能力绝大部分并没有花在计算数据上，而是花在数据搬运上，逻辑折叠就是解决这个问题。 在目前被封锁的条件下，麒麟芯片实现了制程落后但性能领先的格局。不过我们还是要有清醒的意识，逻辑折叠本质上是系统工程的领先，并不是我们在先进制程的重大突破，以后我们需要突破封锁的技术还有很多。逻辑折叠只是一个增效方案，替代不了先进制程本身。 增效方案 彭先生的分析非常到位，尤其是他总结的“逻辑折叠是增效方案，无法替代先进制程本身”这个情况，跟华为官方对于逻辑折叠技术的解释如出一辙。 通过压缩芯片内部信息传输的时间来提升性能，英特尔和AMD都通过封装技术尝试过，并且也都是将这个思路当做备选技术方案，有先进制程还是使用先进制程技术制造芯片。 AMD此前开发的3D V-Cache技术，就是通过封装技术在CPU计算单元的上方叠加额外缓存，以此来缩短信息传输时间，提升CPU的运行效率。 但是该方法造成了集热问题，于是AMD在第二代技术当中进行修改，将缓存移动至计算单元下方，使其直接使用散热系统，这才缓解了此前的积热问题。 如今AMD和英特尔的CPU依然延续了传统摩尔定律的发展思路，使用先进制程工艺来缩短晶体管尺寸，提升密度。并且英特尔已经采用ASML制造的第二代高数值孔径EUV光刻机制造CPU，企图在先进制程领域缩短跟台积电和三星的差距。 而中国半导体产业不但无法购买到ASML的EUV光刻机，甚至连上一代的浸润式DUV光刻机也面临着全面封锁。在这种情况下，华为选择用行业内备选的“时间缩微”方案来替代“晶体管缩微”方案。 此前行业内都通过3D封装技术实现芯片堆叠，内部的计算单元依然还是平面结构。而华为的逻辑折叠在芯片的计算单元层面动手，通过混合键合技术将内部叠层的电路相连接，走出了一条行业内此前从未走过的技术路线。 针对3D堆叠可能出现的积热高温问题，海思半导体总裁何庭波女士也在最新的论文当中给出了解释。 论文当中首先表示如果要越过7nm技术节点，需要用到EUV光刻机。而华为无法获取该技术设备，所以必须另寻出路。实现逻辑折叠技术的关键工艺为3D混合键合技术，该技术更接近于焊接，而不是封装。 逻辑折叠技术使芯片的晶体管密度提升，这是一个巨大的成果，但是按照行业内的经验直觉来分析，功耗和密度应该同步攀升，不过功耗却下降了。根据官方测试，逻辑折叠芯片的NPU功耗降低了66%，GPU降低了58%，性能核心CPU降低了41%。 主导手机芯片积热问题的因素，是那些传输数据最多的模块，包括了NPU、GPU、DSP。这些都是通信密集型模块，数据来回在内存、缓冲区、计算单元之间穿梭，造成了积热以及功耗上升，逻辑折叠攻克的就是这个部分难题。 由于逻辑折叠技术在芯片设计层面进行堆叠设计，所以降低了各模块的积热密度，留出空间让热量进行散发。 热量已经进行了水平方向的散发，这时候在手机内部添加导热硅脂、均热板等被动散热配置，可以进一步降低芯片的发热情况。这是在内部设计和外部配置两个维度解决芯片的发热问题，相比外部散热系统，内部设计更加困难。 系统工程 彭嘉昊先生在接受采访时所进行的总结，与何庭波女士在论文当中对逻辑折叠技术进行的解释如出一辙。 高性能芯片的功耗问题，跟数据交互效率有直接关系，此前行业内的3D堆叠只是通过封装技术缩短计算单元的信息交互时间，面对积热问题也都是通过外部散热系统强行降低温度。相比先进制程所带来的性能和功耗平衡，3D堆叠封装的效益属实不高，英特尔就在这上面吃过亏。 在先进制程没有跨越式的提升之前，通过逻辑折叠技术和软硬件协同等系统工程层面的优化提升使用体验，这是完全是一个脱离于传统性能赛道的另一条发展路径。 “制程落后，但性能领先”这个概念并不矛盾，不同芯片厂商和晶圆厂的设计制造水平各不相同。 比如三星拿EUV光刻机制造的5nm和4nm旗舰芯片，其性能表现和实际体验与国产7nm工艺的麒麟不相上下。甚至谷歌设计出来的Tensor G4芯片，采用了三星4nm工艺制造，其能效表现不如国产工艺的麒麟9020。 这就造成了一个尴尬局面，我们应该说ASML的EUV光刻机不行？还是应该说谷歌的设计能力不行？还是应该说三星的制造工艺不行？ 三星之前制造的骁龙888和骁龙8gen1，都是因为发热问题导致芯片降频，从而影响用户的使用体验。就算芯片的性能再强，发热之后也根本发挥不出高性能来。 甚至三星5nm工艺的骁龙888在功耗上面不但没能打过台积电5nm的芯片，而且连台积电上一代