Китайская корпорация Huawei на технологической конференции ISCAS представила технологию, которую одни аналитики называют прорывом десятилетия, а другие — гениальным маркетинговым блефом: «Закон масштабирования Тау» и технология LogicFolding позволяют обойти ограничения западных санкций на поставки фотолитографического оборудования, сместив фокус с уменьшения геометрии транзисторов на сокращение времени прохождения сигнала, сообщают «Известия». Без доступа к сверхдорогим EUV-машинам нидерландской ASML (свыше 150 млн долларов за штуку) китайские инженеры на старом оборудовании смогли увеличить плотность транзисторов на 55%, энергоэффективность на 41%, а тактовую частоту на 13%. Если технология докажет свою эффективность в серийном производстве, Huawei может не только догнать западных гигантов, но и создать альтернативную базу для искусственного интеллекта, разрушив монополию Nvidia и подорвав технологическое доминирование США.
Последние полвека мировая электроника жила по «Закону Мура» — каждые два года инженеры уменьшали размеры транзистора, чтобы разместить на кремнии больше вычислительных элементов. Чем меньше транзистор, тем быстрее чип, меньше энергии потребляет и дешевле стоит. Но на уровне в два нанометра транзисторы становятся размером в несколько десятков атомов, и для их печати требуются установки экстремальной ультрафиолетовой литографии (EUV) от ASML стоимостью свыше 150 млн долларов за штуку. «Закон Мура» фактически отменился — чипы продолжили становиться мощнее, но перестали дешеветь.
Доступ Китая к этим машинам Вашингтон перекрыл в начале 2020-х годов. Оставшись с оборудованием прошлого поколения, Huawei уткнулась в технологический потолок. Тогда инженеры в Шэньчжэне предложили сместить фокус с расстояния на время, используя физическое понятие постоянной времени — Тау. Вместо того чтобы делать транзистор ещё меньше, они перестроили саму архитектуру чипа, чтобы сигнал шёл быстрее.
Практическим воплощением стала технология LogicFolding. Если сравнивать с заводом: рабочему, чтобы передать деталь из одного цеха в другой, нужно бежать сотни метров. Если нельзя поставить больше рабочих, можно перестроить завод — сделать его двухэтажным, а между цехами прорубить отверстия в полу и потолке. Инженеры Huawei разрезали электронные цепи и сложили их «бутербродом», соединив вертикально миллионами микроскопических контактов по технологии гибридного сращивания.
Без использования новых литографических машин, оставаясь на старых техпроцессах, Huawei увеличила плотность транзисторов на 55% (до 238 млн на квадратный миллиметр), энергоэффективность выросла на 41%, тактовая частота поднялась на 13%. Компания утверждает, что к 2031 году этот подход позволит создавать чипы, эквивалентные западным процессорам класса 1,4 нанометра.
Реакция инженеров и аналитиков оказалась смешанной. С точки зрения теории электронных цепей это безусловный прорыв — решение сложнейшей математической задачи маршрутизации сигналов в трёхмерном пространстве. Однако с точки зрения массового коммерческого производства есть серьёзные сомнения. Первая проблема — тепло: транзисторы в «двухэтажном» чипе выделяют тепло, которое концентрируется внутри, и внутренним слоям некуда его отдавать. Без революции в материалах и системах охлаждения заявленные цифры останутся лабораторным рекордом. Вторая проблема — процент брака: совместить два слоя кремния так, чтобы миллионы контактов совпали с точностью до долей микрона, колоссально сложно. Любая пылинка превращает чип в мусор. Себестоимость такой 3D-сборки может оказаться выше, чем печать традиционного чипа на новых EUV-станках.
Почему до этого додумалась Huawei, а не Intel, Samsung или TSMC? Ответ — геополитика. У американских и тайваньских корпораций не было стимула ломать голову над сложнейшим 3D-моделированием цепей. У них был легальный доступ к машинам ASML, и они шли по пути наименьшего сопротивления, покупая новые станки и уменьшая нанометры. Китай был загнан в угол американскими санкциями, и экспортный контроль США заморозил бы технологическое развитие Пекина на уровне семь нанометров навсегда, если бы китайские инженеры не вынуждены были двигаться не вширь, а вглубь. Санкции сработали как мощнейший катализатор, заставив КНР создать альтернативную постмуровскую ветвь микроэлектроники.
Главная угроза американскому доминированию кроется не в смартфонах, а в рынке искусственного интеллекта. Современные большие модели обучаются на гигантских кластерах из десятков тысяч ускорителей, связанных между собой. Сейчас монополистом на этом рынке выступает Nvidia. Huawei в рамках «Закона Тау» представила шину UnifiedBus и оптические интерфейсы Hi-ONE, которые должны сократить задержку передачи данных между чипами в кластере в 500 раз. Если эта архитектура докажет свою эффективность в серии, Huawei сможет брать десяток средних, дешёвых в производстве процессоров старого поколения и связывать их 3D-упаковкой и оптическими интерфейсами так быстро, что на выходе сборка будет работать как один суперкомпьютер.
Для мировой индустрии это может означать коренной переворот. Экономика искусственного интеллекта получит альтернативную аппаратную базу, а США потеряют возможность контролировать развитие ИИ в неугодных странах через лицензии на экспорт продукции Nvidia и AMD. «Закон Тау» пока не отменил американскую монополию, но показал, что стена, возведённая Вашингтоном вокруг передовых технологий, может оказаться не такой уж непроницаемой.
Эта концепция ещё далека от того, чтобы стать отраслевым стандартом. Huawei предстоит доказать, что LogicFolding поддаётся массовому производству, а оптические соединения могут быть экономически выгодно внедрены в крупных дата-центрах. Следующий этап будет определяться конкретными продуктами и признанием со стороны заказчиков. Однако, учитывая, что китайцам удалось за считаные годы почти догнать американцев в программном обеспечении, нельзя исключать, что и в «железе» удастся провести схожий трюк. В этом случае США имеют все шансы оказаться второй по значимости технологической державой мира.
