美国卡住先进制程，华为把芯片"折"起来，麒麟9050 Pro掀桌子

更强大，更可靠。9月7日，华为发布新一代折叠旗舰手机Mate XT 2，起售价19999元。

藏在这台三折叠手机里的，是一颗很特别的麒麟9050 Pro。

它没有用上3纳米制程，却把芯片里的部分逻辑电路放到了上下两层。

芯片晶体管密度由之前的每平方毫米1.55亿个升级到2.38亿，增长约55%。
在相同性能条件下，NPU功耗下降66%，GPU下降58%，CPU性能核心下降41%。

六年前，麒麟芯片一度淡出，六年后，麒麟家族史上最强大的一颗芯片——麒麟9050 Pro王者归来。

这件事，远比一张跑分表有意思得多。

1. 美国封锁的，不是华为画图的能力

2019年5月，美国商务部将华为列入实体清单。

最初，很多人以为这只是限制美国企业向华为供货。后来美国发现，华为有海思，可以自己设计芯片；芯片设计完，还能交给海外晶圆厂代工。

只堵住美国芯片公司的大门，远远不够。

于是到了2020年，美国限制开始往芯片生产环节深入。

只要一家晶圆厂使用了特定的美国软件或设备，它替华为生产相关芯片，就可能需要美国政府发放许可证。

限制范围由美国企业，延伸到了世界各地的代工厂。

在全球化浪潮下，现代芯片产业早已不是一家公司关起门来完成的生意。

海思负责设计，EDA软件把数十亿个晶体管和线路排列成可以生产的图纸；晶圆厂接到图纸后，还要使用光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备和检测设备，一层一层地把电路做进硅片。

这很像盖一栋摩天大楼。

设计院可以画出整套蓝图，但钢筋、塔吊、混凝土和施工队被卡住，图纸再漂亮也立不起来。

芯片更加麻烦，因为设计图还要与晶圆厂的工艺相互匹配。换一家工厂，许多设计和验证流程可能都要重做。

华为当时遇到的，就是这种局面。

芯片还能设计，制造它的先进工具却被收紧。原有代工渠道中断后，华为无法再像从前那样顺畅地使用最先进制程。

制程为什么这么重要？

可以把芯片想成一座挤满了微型开关的城市。晶体管是房屋，金属线路是道路，数据就是在道路上飞奔的车辆。

过去几十年，半导体行业不断缩小这座城市。

房屋变小，同样面积里可以放进更多晶体管；街区也跟着缩小，信号不必跑太远。计算能力提高了，电量消耗还有机会下降。

这就是先进制程的吸引力。

芯片做不出来，手机难以更新；芯片能够做出来，但性能、能耗和成本不理想，同样会削弱高端产品的竞争力。

只要把这种差距维持几年，消费者、开发者和供应商便可能慢慢流向其他平台。

华为必须尽快找到新办法。

2. 华为没有继续挤房子，而是开始改路

半个多世纪一来，全球半导体产业的共同信仰始终是把晶体管做得更小。

几何缩微驱动了整个数字经济的爆发，却也在7纳米之后遇到物理与经济的双重天花板。

对全球厂商来说，制程微缩的成本与难度持续上升；对华为而言，外部供应限制又进一步收窄了可选择的技术路径。

既然暂时不能像同行那样，把晶体管不断做小，能不能重新整理这座芯片城市，让数据少绕路，让现有晶体管干活更快？

麒麟9050 Pro就是沿着这个方向做出来的——华为把这套方法总结为“韬定律”。

假设一家工厂买来了全世界最快的机器，每台机器一分钟能加工上千个零件。老板原以为产量会迅速上涨，结果月底一算账，效率并没有提高多少。

问题出在搬运。

原料仓库在厂区东边，加工车间在西边，质检又在另一栋楼。叉车每天来回奔波，零件真正放在机器里加工的时间不长，大部分时间都耗在路上。

芯片也有类似的问题。

CPU、GPU、NPU、缓存和其他电路模块，都在不停交换数据。晶体管负责计算，金属线路负责把信号送到另一个位置。芯片越来越复杂以后，线路也越来越密、越来越长。

计算当然耗电，搬数据同样耗电。

信号跑得越远，需要充放电的电容越大，等待时间也越长。有时候，计算单元已经处理完手里的任务，却要停在那里，等下一批数据送过来。

韬定律关心的，就是一项任务从开始到结束究竟花了多少时间。晶体管开关快不快只是其中一部分，数据在路上耽误了多久，也得算进去。

华为由此开发了官方所称的“逻辑折叠”技术。它做的事情，是把原本铺在同一平面上的部分电路，重新安排到上下两层。

还是那座工厂。以前仓库和车间只能平铺在一块地上，厂区越扩越大，传送带越拉越长。现在把部分车间搬到楼上，再打通一批垂直货梯，原来需要绕行几百米的零件，可以直接送到上一层。

芯片折叠术里的“货梯”，就是密集的垂直互连。

工程师先找到CPU、GPU和NPU里线路较长、等待较多的部分，再把相关电路拆开，分别放在上下两层。

信号不用继续沿着水平方向绕远路，可以通过垂直连接直接抵达。

当然，芯片不是楼房，不能把两层硅片摞上去就算完工。

工程师要重新安排计算单元的位置，修改上下层之间的连接，调整时钟线路，还要让操作系统知道怎样分配任务。任何一项没有配合好，缩短的那点线路，都可能被新的等待和损耗吃掉。

这也是韬定律与普通堆叠封装的区别。

普通3D封装更像把内存、缓存和不同功能的小芯片装进同一个盒子。华为这次做得更深，它开始改动部分逻辑电路内部的布局，让原本在平面上展开的计算模块拥有上下结构。

华为没有把先进制程的差距凭空抹掉。

它重新翻了翻芯片内部的地图，发现除了把城市越缩越小，还可以把那些堵车最严重的道路先改掉。

3. 第一站为什么是一台两万元的三折叠

新架构最怕的不是实验室里跑不亮，而是到了工厂，合格品做不出来。

两层晶圆连接时，表面要足够平，位置要对得准。灰尘、晶圆翘曲、铜焊盘偏移，都可能造成连接失败。

下面一层好好的，上面一层有缺陷，最后损失的仍是一颗完整芯片。良率掉几个百分点，成本就会变脸。

Mate XT 2卖到19999元起，销量不会像普通直板机那么大，但它的售价能够容纳更高的芯片成本和初期制造损耗。

拿高端产品给新工艺开路，是一笔说得通的商业账。

三折叠还有一个好处——它对芯片的要求够杂。

三窗口并行、游戏、端侧AI、影像处理、卫星通信，这些场景会反复调用不同计算模块。芯片折叠术哪里做得好，哪里还容易发热或掉速，很快就能从真实使用中暴露出来。

华为还能同时调整鸿蒙系统。

发布会上有个很抢眼的数字，整机性能提升42%。这个数字不能直接改写成“麒麟9050 Pro性能提高42%”。

华为官网的注释显示，Mate XT 2搭载HarmonyOS 7，对比的是搭载HarmonyOS 5.1的上一代Mate XTs。换掉的不只是芯片，系统版本和整机调校也变了。

这42%是整部手机一起干出来的，而芯片折叠术省掉的不是所有麻烦。

晶体管暂时不用继续缩小，工厂却多出不少细活。晶圆要减薄、清洗和对准，铜焊盘要完成混合键合，设计软件还得看懂上下两层电路。散热也要提前规划，不能把两个发热严重的模块正好叠在一起。

原先大家盯着光刻机，现在又要盯着键合机、晶圆平整度和跨层布线。

更先进的晶体管依然有用。芯片折叠术也没有让摩尔定律一夜退休。同样的设计方法如果叠加先进制程，大概率还能得到更好的结果。

全球同行也在研究3D集成。台积电有SoIC，AMD已经量产3D V-Cache，英特尔在发展Foveros。把芯片向上堆，本身不是华为首创。

华为把更细密的垂直互连伸进了部分逻辑电路，而且真把产品拿出来卖了。对一家先进代工渠道受限的公司来说，这是必须尽快做成的路。

那颗被“折”起来的芯片，如今装进Mate XT 2，现在谈麒麟9050 Pro的成功还为时过早，但这证明了一件事：

华为没有原地等先进制程，麒麟已经重回高端芯片舞台。

更强大，同时也更可靠。

在全球芯片竞争中，中国半导体产业正新的技术路径上发起反攻。