2019年5月,美国商务部将华为列入实体清单,一场关于芯片的突围战就此拉开帷幕。华为海思总裁何庭波致员工的内部信流传开来,其中“所有我们曾经打造的备胎,一夜之间全部转‘正’”的表述,极大鼓舞了国人,也让华为成为全网焦点。然而,华为当时的底气并非十足,其备胎计划很大程度上依赖台积电的生产制造,彼时华为90%的芯片由台积电代工,这成为华为芯片发展的关键命门。
2020年3月,美国察觉到这一弱点,通过限制台积电来阻断华为获取先进制程芯片。为此,美国商务部专门针对海思和华为制定了出口管制及外国直接产品规则(FDPR),即“海思规则”。3月30日,华为高层紧急召开会议,讨论若台积电不再为其代工芯片的应对之策。会上决定,华为必须介入芯片制造环节,项目代号最终定为“莫邪”,寓意着要像莫邪以身投炉铸剑一样,为华为铸就突破芯片困境的利刃。
当时,台积电先进制程已推进至5纳米,华为Mate 40成为最后一代采用台积电5纳米工艺的产品,其余产品多为7纳米及以上。而大陆最先进的量产工艺仅到14纳米,且产能有限。华为曾判断美国只会限制14纳米及以下先进制程,但5月15日FDPR制裁令落地,其严苛程度远超预期,这让海思员工对未来感到迷茫,徐直军称“2020年5月15日,是海思最黑暗的一天”。不过,徐直军给海思全体发邮件,要求在做的产品继续做好做完,未来产品节奏放缓但不停,并表示只要华为能活下来,海思就会存在。
美国试图用时间困住华为,让海思在制造端的代际竞争中失去优势,通过拉大工艺代差使华为窒息。但华为以另一种维度的“时间”作为反击武器。六年后,2026年5月25日,何庭波在上海IEEE ISCAS 2026的讲台上,发布了韬(τ)定律,即以“时间缩微”替代摩尔定律的“几何缩微”,通过系统性压缩信号传播时延,在可获得工艺基础上造出有竞争力的芯片。这是华为首次公开六年芯片突围的底层方法论,徐直军也首次深度披露了华为人与时间赛跑的过程。
半导体行业六十年来一直遵循摩尔定律,即每18个月晶体管数量翻一倍,但这条路如今已布满荆棘。经济上,一片300毫米晶圆的生产成本25年间翻了30倍,设计一颗2纳米芯片耗资高达10亿美元,连台积电都因成本过高,明确表态在A12节点之前不会导入ASML最新的High NA EUV光刻机。物理层面,28纳米之后,标称制程与晶体管真实尺寸脱钩,“几纳米”更多成为营销概念。在此背景下,全球芯片厂商纷纷转向,英伟达、英特尔、AMD等采用3D封装、Chiplet架构、多Die互联等方式,在制程放缓后寻找新出口,但整个产业链叙事仍锚定在“不断推进制程”上,且没有一家公司愿意明确提出半导体行业需要新路径。
华为却没有其他选择。其手机SoC、PC机和服务器的CPU、NPU/GPU这三颗主业芯片都需保持竞争力,而制裁切断了三条战线的供给。徐直军坦言做芯片并不幸福,因为都是别人干过且十年前就干成的事,但美国的制裁也促使中国半导体产业链成长起来。若未受制裁,华为本可在全球顶尖技术和产品基础上进行更具革命意义的创新,但如今只能另寻出路。EUV光刻机进口无望,基于DUV的工艺天花板可见,沿着几何缩微追赶,代差只会越来越大,华为因此成为被迫将零散工程直觉提炼成完整方法论的公司。
英伟达、AMD、英特尔的Chiplet和3D封装主要在“堆叠”层面做文章,而华为因没有先进制程余裕,在设计深度上更进一步,走到了“逻辑折叠”层面,即将一颗芯片从底层折叠重新设计成两层,这是韬定律区别于行业既有路径的核心所在,也是华为在全球同行中最为迫切的探索,因为没有退路和舒适区。
莫邪项目朝着两个方向推进,一是推动国内晶圆厂提升工艺能力,华为协助改进设备、调整工艺;二是在芯片设计端找出路。海思工作量大幅增加,要将几百颗在台积电做过的芯片移植到国内工艺节点,还要开发新品并保持市场竞争力。工程师们发现,当几何缩微走不动时,降低信号传播时间常数τ的路径并未被堵死,韬定律的核心主张“以时间缩微替代几何缩微”就此成形。这一转变让所有层级工程师有了统一优化语言,发力空间从一个维度扩展到十余个维度。
逻辑折叠是韬定律必须攻克的首个技术难题。传统3D堆叠中,两颗芯片功能独立、设计不耦合,而逻辑折叠是将平面电路“撕开”“折叠”成上下两层,功能相互穿插、信号彼此依赖。折叠后,两个寄存器距离从毫米级降到微米级,维持长距离信号传输的buffer削减50%以上,华为数据显示,CPU主频从2.6GHz提升到3.1GHz,NPU性能提升1.4倍,GPU提升30% - 40%,功耗大幅下降,且不挑工艺,28纳米到3纳米都适用,两层Die还可采用不同工艺节点。
然而,逻辑折叠的代价巨大。它需要在“非连续空间”里重新布局布线,传统EDA工具无法完成,海思花费几年自研内部工具,几万名工程师摸索六年,才将这一想法变成381颗量产芯片。沿着韬定律,华为在大规模AI算力集群的τ微缩通过系统互连结构Unified Bus、近封装光引擎Hi - ONE和封装本身的拓扑重组3D Folding三个协同层实现,超节点架构将多颗芯片组成“超级芯片”,在制程工艺差距导致芯片落后的情况下,AI算力集群反超英伟达。专家预估,用相对成熟工艺节点加上韬定律全栈优化,可做出性能比肩N3E的芯片,成本低30%左右,这意味着华为可在不获取最先进制程前提下,做出与苹果A19同代际产品。
对于韬定律仅六年就被称为定律的质疑,徐直军解释,摩尔定律是总结出来的,并非推导出来,只要是一个能适应的规律即可。创新是被逼出来的,当先进工艺无法获得时,人总会找到新路。在华为内部,韬定律也被称为“何式定律”,何庭波虽不必“以身殉剑”,但这条路的艰辛每个参与者都深有体会。
华为芯片这些年经历了从活下来到有质量地活下来,再到寻找重回高峰路径的过程。2019年到2022年,华为以活下来为关键词,制裁切断供给后,莫邪项目启动,几百颗芯片迁移到国内产线,Mate 60回归市场证明华为仍在。2023年初,徐直军提出“有质量地活下来”,这由381颗量产芯片支撑,这些芯片都运用了“何式定律”思想并实现量产交付。如今,“活下来”在华为战略中逐渐淡化,更多关注如何发展。按路线图,到2031年,基于“何式定律”的高端芯片晶体管密度将达到等效1.4纳米制程水平。
半导体产业是生态型产业,摩尔定律是全行业定律,“何式定律”也需产业界共同参与。逻辑折叠目前最大瓶颈在EDA工具,华为选择此时公开发布“何式定律”,是希望吸引学术界、EDA厂商和设计公司共同参与。徐直军认为,若“何式定律”有生命力,无需说服,自然会发展起来。即便未来美国开放先进工艺,但成本高昂,若企业用“何式定律”基于7纳米就能做出产品且成本低,自然会选择。真正的考验在于时间,摩尔定律从提出到成为行业共识历经十年验证,“何式定律”能走多远,未来五年、十年后自会见分晓。七年来,时间揭开了摩尔定律的裂痕、制裁的真实意图,也揭开了华为在绝境中走出的道路。






