Инженеры из Huawei предложили альтернативу полувековому подходу к развитию микроэлектроники. На смену классическому геометрическому масштабированию транзисторов приходит концепция временного масштабирования. Вместо погони за нанометрами компания намерена сжимать время прохождения сигнала через логические элементы и соединения. Новый принцип получил название «Закон Тао» (τ) в честь греческой буквы тау, которой в физике обозначают постоянную времени, характеризующую скорость переключения цепи.
Закон Тао не отрицает уменьшения физических размеров транзисторов, но смещает фокус с геометрии на динамику. Технологической основой нового подхода служит метод «логического складывания» (Logic Folding), превращающий плоскую схему в многослойную объемную конструкцию. Разработчики из Huawei переносят части логических блоков с одного слоя кристалла на другой, сближая далеко расположенные узлы и укорачивая путь сигнала. Такое перераспределение стандартных ячеек по вертикали сокращает задержки и паразитные емкости, повышая тактовую частоту без перехода на более тонкий техпроцесс. Для сборки таких кристаллов требуется микронная и субмикронная гибридная пайка face-to-face.
Внедрение логического складывания вносит серьезные изменения в процесс проектирования интегральных схем. Традиционные системы автоматизированного проектирования (EDA) работают с двухмерным размещением блоков и не способны рассчитать маршруты сигналов в трех измерениях. Сотрудники Пекинского университета уже создали прототип инструмента «истинно трехмерной» трассировки, способный управлять размещением нескольких миллионов логических ячеек на разных слоях. Он уменьшает длину связей почти на треть и снижает пиковые температуры, но до промышленного внедрения еще далеко. Представители Huawei признают, что развитие EDA-инструментов остается главным ограничением для широкого распространения новой технологии, и призывают академическое и индустриальное сообщество объединить усилия.
Новый подход может перераспределить влияние в полупроводниковой отрасли. Если раньше конкуренция строилась вокруг владения самым тонким техпроцессом, то теперь на первый план выходят навыки системной оптимизации и владение технологиями объемного монтажа. В Huawei подчеркивают, что закон Тао не отменяет гонку нанометров, а предлагает параллельную траекторию для тех, кто не имеет доступа к самым современным литографическим сканерам. Решение о публичном раскрытии технологии в компании объясняют желанием найти союзников: без развития специализированного программного обеспечения и новых методов тестирования складывание логики останется нишевым экспериментом. Судьба закона Тао зависит не от желания производителей, а от его инженерной убедительности и экономической выгоды, которую он сулит разработчикам.
