Podczas tegorocznego IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS) 2026, He Tingbo z Huawei wygłosiła przemówienie zatytułowane „New Semiconductor Path in Practice” („Nowa ścieżka rozwoju półprzewodników w praktyce”). W jego trakcie przedstawiła Prawo Skalowania Tau (τ) – nową zasadę wyznaczającą kierunek dalszego rozwoju branży półprzewodnikowej. Koncepcja zakłada zastąpienie tradycyjnego skalowania geometrycznego skalowaniem opartym na czasie (τ) jako nowym fundamentem ewolucji zarówno półprzewodników, jak i systemów elektronicznych. W oparciu o tę zasadę możliwe jest wykorzystanie innowacyjnych technologii, takich jak LogicFolding, do ciągłego skracania opóźnień propagacji sygnału oraz systematycznego zwiększania gęstości upakowania tranzystorów, co ma napędzać dalszy rozwój półprzewodników i systemów elektronicznych.
W ostatnich latach Prawo Moore’a, które przez ponad pięć dekad wyznaczało kierunek rozwoju branży półprzewodnikowej, zaczęło napotykać poważne ograniczenia fizyczne i przynosić coraz mniejsze korzyści ekonomiczne. Globalny sektor technologiczny w coraz większym stopniu odczuwa skutki spowolnienia geometrycznego skalowania tranzystorów oraz zanikania korzyści wynikających ze spadku kosztu pojedynczego tranzystora. Branża stoi dziś przed pilnym i wspólnym wyzwaniem: przezwyciężeniem fizycznych ograniczeń tradycyjnych procesów technologicznych oraz znalezieniem nowej, zrównoważonej ścieżki rozwoju, która pozwoli sprostać gwałtownie rosnącemu zapotrzebowaniu na moc obliczeniową. Właśnie w tym kontekście pojawia się Prawo Skalowania Tau (τ).
W oparciu o to prawo Huawei opracował przełomowe technologie bazowe, takie jak LogicFolding, oraz stworzył mechanizm wielopoziomowej współoptymalizacji obejmujący urządzenia półprzewodnikowe, układy scalone, chipy i całe systemy. Jego celem jest systematyczne skracanie stałej czasowej τ w celu zwiększania wydajności, efektywności energetycznej i gęstości upakowania tranzystorów na każdym poziomie, w następujący sposób:
- Na poziomie urządzeń półprzewodnikowych: optymalizacja rezystancji oraz pojemności pasożytniczej tranzystorów i połączeń międzyelementowych w celu minimalizacji stałej czasowej τ na poziomie urządzenia w bazowej warstwie fizycznej.
- Na poziomie układów scalonych: zastosowanie architektury LogicFolding, która przełamuje fizyczne ograniczenia tradycyjnych układów rozmieszczenia obwodów, znacząco skraca długość połączeń na ścieżkach krytycznych, skutecznie redukuje obciążenia rezystancyjne i pojemnościowe związane z propagacją sygnału, a w efekcie zwiększa gęstość tranzystorów oraz wydajność układów.
- Na poziomie chipa: wykorzystanie zintegrowanego projektowania obejmującego oprogramowanie, architekturę i warstwę krzemową, co pozwala na precyzyjne, zależne od obciążenia sterowanie przepływem instrukcji i danych. Rozwiązanie to zwiększa równoległość działania oraz efektywność systemu, a także znacząco skraca całkowity czas wykonywania zadań.
- Na poziomie systemu: redefinicja protokołów komunikacyjnych dla systemów obliczeniowych dzięki technologii UnifiedBus, umożliwiającej jednolitą przestrzeń adresowania pamięci oraz natywną semantykę pamięci dla środowisk SuperPoD, co znacząco zmniejsza opóźnienia komunikacyjne w systemie.
W swoim wystąpieniu He Tingbo omówiła również zastosowanie Prawa Skalowania Tau (τ) w smartfonach oraz systemach obliczeniowych dla AI. W ciągu ostatnich sześciu lat Huawei zaprojektował i wdrożył do masowej produkcji 381 układów scalonych opracowanych w oparciu o to prawo, znajdujących zastosowanie w wielu branżach, sektorach i segmentach rynku. Procesory Kirin, których premiera planowana jest na jesień 2026 roku, będą pierwszymi układami wykorzystującymi architekturę LogicFolding, co ma znacząco zwiększyć ich wydajność. Według prognoz do 2031 roku zaawansowane układy projektowane przez Huawei w oparciu o Prawo Skalowania Tau (τ) osiągną gęstość upakowania tranzystorów odpowiadającą procesowi technologicznemu 14 Å (1,4 nm).
Patrząc w przyszłość, He Tingbo podkreśliła: – Wierzymy, że otwartość i współpraca są kluczowe dla dalszego postępu branży półprzewodnikowej. Żadna firma nie jest w stanie samodzielnie znaleźć wszystkich odpowiedzi na wyzwania związane z ewolucją półprzewodników. Dzięki Prawu Skalowania Tau (τ) chcemy ściśle współpracować z naukowcami, inżynierami i partnerami branżowymi z całego świata, aby wspólnie wspierać zrównoważony rozwój sektora półprzewodników i elektroniki.