In 2026 veroorzaakt een wet van een Chinees bedrijf een "enorme schok" in de mondiale halfgeleiderindustrie. Terwijl de westerse industrie nog steeds debatteert over de vraag of de wet van Moore ten einde is gekomen, heeft He Tingbo, directeur van Huawei Technologies Co., Ltd. en president van de Semiconductor Business Unit, op het International Circuit Systems Symposium (ISCAS 2026) een nieuwe richting voor de technologische evolutie vrijgegeven: "Tao (τ) Law."

In de chipindustrie is de kernlogica van de evolutie van traditionele chiptechnologie het steeds kleiner maken van transistors, maar dit pad nadert de dubbele grenzen van natuurkunde en economie. De wet die Huawei deze keer heeft aangekondigd, is bedoeld om de focus van de chipontwikkeling te verleggen van traditionele ‘geometrische ruimtekrimp’ (transistors kleiner maken) naar ‘tijdkrimp’ (het verkorten van de signaaloverdrachttijd). Door technologieën zoals logisch vouwen zullen halfgeleiders en elektronische systemen blijven evolueren.

Op basis van dit idee heeft Huawei de afgelopen zes jaar 381 chips ontworpen en in massa geproduceerd. Dit najaar zal de eerste Kirin-chip beschikbaar zijn die volledig gebruikmaakt van logische vouwtechnologie. Huawei voorspelt dat in 2031 de transistordichtheid van high-end chips op basis van de Tao (τ)-wet hetzelfde niveau zal bereiken als het 1,4 nm-proces.

Maar de industrie wordt ook geconfronteerd met een meer acute vraag: is de Tao(τ)-wet een echte ‘nieuwe wet’, of is het zelfhulpmarketing onder beperkte technologie?

"Het belangrijkste punt is niet of de Tao (τ)-wet echt een nieuwe 'wet' is geworden op het niveau van de wet van Moore." Een industrieanalist zei dat het belangrijker signaal van de Tao (τ)-wet dan het vervangen van Moore is dat het voor het eerst de ketenen van de ‘proces-only-theorie’ doorbreekt en een ander mogelijk ontwikkelingspad voor de industrie opent, hoewel het nog steeds vol uitdagingen zit.

Een alternatief voor de wet van Moore?

Al meer dan een halve eeuw is de wet van Moore bepalend voor de vooruitgang van de halfgeleiderindustrie. De kern is geometrische schaalvergroting: elke 18 tot 24 maanden verdubbelt de transistordichtheid, nemen de prestaties toe en dalen de kosten. Maar in de huidige halfgeleiderindustrie wordt het steeds moeilijker om te blijven vertrouwen op verkleining van de omvang in ruil voor prestatieverbeteringen.

Op 25 mei vermeldde He Tingbo in een ondertekend document "Time Shrinkage Theory of Multilayer Electronic Systems" dat de halfgeleiderindustrie gedurende het grootste deel van de geschiedenis maar één ding te doen had: transistors kleiner maken, maar na 7 nm zijn de opbrengsten van pure groottekrimp afgevlakt. Maskerkosten, EUV-afschrijving en complexiteit van ontwerpregels hebben de budgetten voor chipontwerp op het 2nm-knooppunt tot meer dan een miljard dollar doen stijgen.

De kern van de door Huawei voorgestelde ‘Tao (τ)-wet’ is dat deze niet langer afhankelijk is van de verkleining van de geometrische afmetingen, maar wordt gerealiseerd door de effectieve constante τ op verschillende niveaus te comprimeren, zoals apparaten, circuits, chips en systemen.


"De gemeenschappelijke taak van alle chips is het transporteren van gegevens. De vorige optimalisatie van de geometrische schaal was vooral het gebruik van betere lithografiemachines om elektronische paden met een hogere dichtheid af te drukken om de snelheid te verhogen. Maar nu is de breedte van de elektronische paden bijna hetzelfde als die van de auto die erop rijdt, dus er zal lekkage en gegevensverlies optreden. In feite is de wet van Moore op een knelpunt gestuit. "Een insider van Huawei vertelde verslaggevers dat optimalisatie op de tijdschaal bijvoorbeeld slechts de voortplantingssnelheid van elektrische signalen op het chipmedium is. 50% van zijn snelheid in vacuüm, maar zolang er een doorbraak is in de materiaalkunde en het materiaal een betere diëlektrische coëfficiënt heeft, is er ruimte voor verbetering.

Maar Huawei is niet het eerste bedrijf dat in het post-Moore-tijdperk op zoek gaat naar alternatieven. Eerder had NVIDIA ook de investeringen in systeemintegratie verhoogd, waaronder NVLink, NVSwitch, CoWoS-verpakkingen, HBM-integratie, software-ecosysteem en architectuur op rackniveau. AMD streeft naar kleine chips (chiplets) en geavanceerde verpakkingstechnologieën. Intel's Foveros en TSMC's SoIC vertegenwoordigen ook hun respectievelijke inspanningen op het gebied van verticale integratie en driedimensionale stapeling. Het succes van Apple's M-serie chips is grotendeels te danken aan de lokalisatie van geheugen en de verticale integratie van hardware en software.

"Halfgeleiderbedrijven zoals TSMC doen al aan 3D-stapeling, hybride bonding, optische vervanging van koper, enz." Hu Yanping, een vooraanstaande professor aan de Shanghai University of Finance and Economics, zei in een ondertekend artikel dat vragen tijdens de discussie in de sector zich voornamelijk op drie punten concentreren: het eerste punt, "Tao" (τ) Law" is een onderscheidend nieuw pad, of is het feitelijk een pad dat iedereen zal volgen; tweede punt, is dit een pad van geleidelijke, geoptimaliseerde en verbeterde, of is het een geheel nieuw systeem; derde punt, is dit een rijstrookwissel om in te halen, of moeten er meer fundamentele moeilijkheden worden overwonnen.

Hij is van mening dat, hoewel er wiskundige berekeningen zijn gedaan, de "wet van Tao (τ)" nog geen ontwikkelingswet op het gebied van halfgeleiders in strikte zin is. Het is slechts een op de praktijk verfijnde rekentheorie, evenals een systeemoordeel en ontwikkelingsverwachting voor de toekomst. Het is niet in korte tijd te vergelijken met de wet van Moore. Vanuit het perspectief van procesvertragingen, veranderende computerarchitectuur en de vorming van een nieuwe ruimte-tijdvisie op computersystemen is het echter niet onmogelijk dat de ‘wet van Tao (τ)’ een wet wordt.

"Er zijn geen eeuwige wetten in het productieproces. Het zou goed zijn als het meer dan tien jaar effectief kan blijven. Momenteel blijft de vraag naar AI-rekenkracht exploderen. De vraag naar computers is niet alleen bedoeld om de transistordichtheid te vergroten en de energie-efficiëntieverhouding te verbeteren, maar ook om de evolutie van de toekomstige architectuur van SICAS te versnellen." Hu Yanping zei dat de halfgeleiderindustrie zich inderdaad op een belangrijk keerpunt in het ontwikkelingsproces bevindt. Op dit keerpunt moet iemand een keersignaal geven en moeten bedrijven keerbewegingen maken. De industrie evolueert in verschillende richtingen, zoals de von Neumann-architectuur, het ternaire systeem, op de hersenen geïnspireerde computers, optische computers en kwantumcomputers. Bedrijven, waaronder Huawei, zullen niet afhankelijk blijven van padafhankelijkheid.

In het artikel van He Tingbo wordt vermeld dat een aanzienlijk deel van de winst in snelheidsprestaties van de chip niet wordt verkregen door nieuwe fotolithografische processtappen, maar door topologische reorganisatie van de logische distributie in de driedimensionale ruimte, en deze richting is duurzaam. Deze methode is zoiets als 'een bungalow opwaarderen tot een wolkenkrabber'. Het traditionele chipontwerp is 2D-planair en het signaal beweegt zich tussen tientallen miljarden "drempelschakelaars" (transistors). In een wolkenkrabber kunnen signalen die oorspronkelijk horizontale transmissie over lange afstanden vereisten, nu echter "in een lift worden meegenomen" om verticaal te reizen, en de fysieke afstand wordt drastisch verkort.

Dit verschilt fundamenteel van de wet van Moore, omdat de kracht van de drijvende technologie niet langer het nastreven van processen en de doorbraak van een enkel lithografieknooppunt is, maar berust op de systematisering van de vier niveaus van apparaten, circuits, chips en systemen. Het is deze multidimensionale fundamentele verandering die de halfgeleiderindustrie dwingt haar toekomstige evolutierichting opnieuw te onderzoeken.

Wat is de impact op de sector?

Toen de spelregels veranderden van 'geometrische ruimte' naar 'tijdsysteem', begonnen de spelers aan de kaarttafel zich ook zorgen te maken of ze te maken zouden krijgen met een wrede schudding. In interviews vertelden sommige mensen aan verslaggevers dat er kansen en uitdagingen zijn.

Voor de industrie hebben onder de wet van Tao (τ) gebieden die voorheen als 'ondersteunende rollen' werden beschouwd, zoals verpakkingstechnologie, nieuwe materialen, interconnectie-architectuur en collaboratief ontwerp van systeemsoftware, geleidelijk een sleutelpositie ingenomen. Als een bedrijf innovatie kan realiseren op het gebied van ontwerp op systeemniveau, zoals het effectief comprimeren van de τ-waarde door middel van geavanceerde 3D-stapeling en inter-chip interconnect-protocollen, is het mogelijk om tegenstanders te overtreffen in prestaties die geavanceerdere maar duurdere processen gebruiken.

Dit opent ongetwijfeld een nieuw venster op kansen voor bedrijven met sterke systeemintegratiemogelijkheden, evenals voor veel binnenlandse startende chiplet- en geavanceerde verpakkingsbedrijven.

"Het onvermogen om de meest geavanceerde EUV en toonaangevende gieterijdiensten te verkrijgen heeft Huawei van zijn last verlost. Feiten hebben bewezen dat intergenerationele prestatieverbeteringen ook kunnen worden bereikt door tijdoptimalisatie op systeemniveau zonder afhankelijk te zijn van de meest geavanceerde knooppunten. Dit daagt direct de hoeksteen van het concurrentievoordeel van eerstgenoemde uit. "Een senior persoon in de halfgeleiderindustrie vertelde verslaggevers dat de organisatiestructuur, talentreserve, technologieaccumulatie en kapitaalallocatie van bedrijven die afhankelijk zijn van de wet van Moore allemaal gecentreerd zijn rond "procesknooppunten". Waar ze goed in zijn, is "een functie de beste maken", terwijl τ Law full-stack-mogelijkheden vereist.

In zijn toespraak benadrukte He Tingbo ook herhaaldelijk de gezamenlijke optimalisatie van apparaten tot systemen. Huawei's "Unified Bus (UB)", "HiONE Optical Interconnect Engine", "System Folding", enz. zijn allemaal projecten op systeemniveau.

Sommige industriële ketenbedrijven hebben echter hun bezorgdheid geuit. Een persoon die verantwoordelijk is voor upstream halfgeleiderapparatuur zei tegen verslaggevers: Op dit moment heeft deze theorie op de korte termijn een beperkte impact op de industrie, maar als het daaropvolgende technologiepad wordt voortgezet naar processen van minder dan 1 nanometer, zal de industrie voor ernstige uitdagingen komen te staan.

"De technische oplossing van Huawei is gebaseerd op zachte technologieën zoals architectuur en algoritmen om prestatie-equivalentie te bereiken bij gebrek aan toplithografiemachines. Dit model kan echter de technische uitdagingen op hardwareniveau niet vervangen." De bovengenoemde persoon zei dat de ontwikkelingssituatie van binnenlandse en buitenlandse chipbedrijven aanzienlijk verschillend is. Overzeese fabrikanten kunnen gebruikmaken van geavanceerde procesbronnen zoals TSMC en Samsung. Binnenlandse bedrijven hebben een grotere weerstand tegen ontwikkeling, en de ontwikkeling van de industrie is nog steeds afhankelijk van gelijktijdige technologische doorbraken op software- en hardwaregebied.

Bovendien zal vanaf het moment dat een theorie wordt voorgesteld tot consensus binnen de sector, deze onvermijdelijk gepaard gaan met enorme risico's en praktische uitdagingen. De wet van Moore is niet alleen succesvol vanwege verbeteringen in de transistordichtheid, maar ook omdat deze verbeteringen gepaard gaan met economisch schaalbare productieprocessen. De τ-wet lijkt momenteel meer op een uitstekend system engineering-principe, maar het is nog niet bewezen dat het een algemene en universele economische wet is. Wanneer het nodig is om miljoenen of zelfs tientallen miljoenen chips in massa te produceren en de kostendruk van de consumentenmarkt te weerstaan, is het nog steeds een grote onzekerheid of de microscopische economische rekeningen van τ kunnen worden berekend.

"De wet van Tao (τ) betekent dat de moeilijkheidsgraad tot op zekere hoogte groter is." Hu Yanping zei dat fundamentele uitdagingen zoals apparatuur, processen, technologie, opbrengst en zelfs warmteafvoer en EDA naast zelfuitdagingen bestaan. Deze wet is geen officiële aankondiging dat we een grote voorsprong hebben, maar een samensmelting en verfijning van speelstijlen, een moedige verwachting voor de toekomst en een alomvattende innovatie van het systeem.

Volgens hem zijn geavanceerde processen echter "niet de enige" en vertraagt ​​het proces zelf, waardoor binnenlandse chips en nieuwe computersystemen ruimte krijgen voor innovatie vanuit een tijdsperspectief.

Hoewel de weg die voor ons ligt lang en vol doornen is, gebruikt Huawei ook haar eigen zaak om de haalbaarheid van deze wet te illustreren. He Tingbo gaf een reeks gegevens in de krant. Van mei 2020 tot mei 2026 ontwierp en produceerde Huawei Semiconductor 381 chips om de mobiele, AI-, automobiel-, industriële en infrastructuurmarkten te bedienen. In het gehele productportfolio blijft de τ microfilm-these standhouden. In 2029 zal de kernfrequentie van de CPU-prestaties naar verwachting richting 4GHz en hoger stijgen, zal de Kirin SoC-efficiëntie naar verwachting binnen drie tot vijf jaar meer dan verdubbelen bij normaal gebruik, en zal de AI-hardware-integratie naar verwachting tegen 2035 met meer dan 100 keer toenemen.

Ze zei dat de ‘Tao (τ)-wet’ industriestrategen en kapitaaltoewijzers laat zien dat de volgende investering τ moet volgen in plaats van knooppunten. Het concurrentievermogen van producten is niet langer volledig afhankelijk van hoogwaardige fotolithografische processen. De strategische posities van chipverpakking, geheugenbandbreedte en interconnect-architectuur zijn vergelijkbaar geworden met de geavanceerde logische processen uit het verleden.

Het is een moeilijke overgang voor een generatie ingenieurs die opgroeide met het gelijkstellen van ‘de wet van Moore’ aan ‘vooruitgang’. "Het tijdperk van de geometrie is feitelijk voorbij, en het ontkennen van dit feit is geen haalbare strategie. Het tijdperk van versnelling via microschaal maakt plaats voor het tijdperk van versnelling door τ-optimalisatie van meerlaagse elektronische systemen." Hij Tingbo zei.

Aan het einde van haar paper deed ze een oproep aan de industrie en zei dat in de komende zes tot tien jaar ondernemingen, wetenschappelijke onderzoeksteams en industriële ecologie met τ als hun belangrijkste onderzoeks- en ontwikkelingsdoelen het ontwikkelingspatroon van de computerindustrie in de komende tien jaar zullen domineren.

"Het raamwerk voor de technologische ontwikkeling voor de komende tien jaar is duidelijk, maar er zijn nog steeds veel onopgeloste problemen die niet door één enkel bedrijf kunnen worden overwonnen. Gereedschapsketens, industriestandaarden, prestatiebenchmarks, apparaatfysica, bedrijfsmodellen en andere gebieden vereisen gezamenlijke creatie door de hele industrie." Hij Tingbo zei.