芯片四十年 · 中国芯片突围之路

华为 · 半导体

芯片四十年

中国芯片的突围之路

—— 华为半导体首席科学家廖恒博士深度访谈

以四十年产业亲历者视角，梳理全球半导体从 PC 时代到 AI 时代的兴衰起伏，直面摩尔定律放缓、技术路线之争与中国芯片的差异化应对之道。

01 产业坐标

PC 时代高速增长与繁荣

半导体产业由“计算”与“连接”两条主线交织驱动，进入黄金期。

2005 - 2015 长期低谷期

互联网泡沫后，半导体在美国被视为“夕阳产业”，硅谷 VC 对芯片创业兴趣极低。

AI 时代重新繁荣

算力需求激增，芯片再次成为战略焦点，中美科技竞争催化产业重塑。

关键人物

张忠谋：1987 年创办台积电，时年 56 岁，开创晶圆代工模式。

廖恒的路径：
1987 年进入清华少年班（14 岁）→ 1996 年普林斯顿博士后 → 1997 年加入 PMC-Sierra → 2016 年回国加入华为海思。

02 摩尔定律之后

经济性停滞

约从 16nm 至 7nm 阶段，摩尔定律的经济性收益开始停滞。

性能趋缓

性能收益同样放缓，但能效收益仍在持续。

物理极限

进入埃米（Å）尺度后接近原子极限，继续缩小晶体管尺寸不可持续。

替代思路

从空间尺度转向时间尺度（τ定律）与能量尺度（单次运算能耗）评价进步。

                中国的应对：

                即使失去最先进工艺供应，仍能提供算力，但功耗更高；中国数据中心电价约为美国等高成本地区的 1/4 甚至更低。断供后中国 5G 网络建设未停滞，约 五千至一万块单板 被重新设计。

Fabless 前提被颠覆：全球化分工是无晶圆设计模式的基础，地缘政治变化与 AI 算力激增，正在重塑这一前提。

03 Co-design 协同设计

跨层协同的本质

芯片层与算法层互相理解约束与退让。真正稀缺的是能跨越层次、理解不同专业语言的人——他们像一根线，把分散在各层的珍珠串成项链。

算力结构差异

英伟达 Cube（Tensor Core）与 Vector 算力比约为 32:1，昇腾约为 8:1。这种差异对算法设计有深远影响。

DeepSeek 通过参数稀疏激活（每次仅激活 1/32 参数）与 Attention 稀疏化，降低算力与访存开销。

昇腾的架构路线

· GPU 通常采用 SIMT，昇腾 910B/910C 为 SIMD，950 开始同时支持两者（“新型同构”）。
· 英伟达追求极致机柜密度，昇腾选择“疏”的路线——将芯片分散在更大空间，用光互联构建十万卡甚至五十万卡数据中心。
· AI 加速器大部分成本来自 HBM 而非逻辑 Die。

                核心矛盾：单颗芯片算力按 N² 增长，但 HBM、I/O 与供电仅能沿周长 4N 扩展——缺口不可调和。
            

04 数字速览

381 颗

海思五年 Tape-out 芯片数

年均超 70 颗，几乎无失败

9 ×

7.2T 光模块 Hi-ONE

当前常见 800G 的九倍

8 : 1

昇腾 Cube 与 Vector 算力比

英伟达为 32 : 1

1 / 4

中国数据中心电价

约为美国等高成本地区

1 ms

推理延迟

从二三十毫秒压缩至一毫秒

1 : 5

中国/美国新增数据中心

约 1.5 GW vs 7-8 GW（2024）

05 金句集

所谓心境的变化已经没有太多意义，面对一个困难，就想办法解决它。

如果我们的条件本来就不同，那么最合理的道路也未必是重复同一张考卷，而可能是重新定义问题，再寻找属于自己的答案。

张忠谋最伟大的地方，就是他首先清晰地意识到晶圆制造的经济学规律，并且明确地把它建立成一种商业模式。

世界上没有一家真正伟大的科技公司，可以依靠抄作业获得长期成功。

算力与带宽之间是 N² 与 4N 的矛盾，单颗芯片不可能永远每年翻倍。

最困难的并不是解决已经摆在桌面上的问题，而是有人能够提前几年，先把真正的问题提出来。

06 给工程师的启示

✦ 经历完整产品周期——从模块级到整颗芯片集成验证，经历十八至二十个月完整周期，反复多次。

✦ 跨层提问——把好奇心喇叭口张开，主动向大模型追问，阅读无关论文，理解不同领域语言。

✦ 拆解庞然大题——把近乎无解的问题拆成一百个、一千个更具体的问题，再逐一解决。

✦ 承认边界，重新发明道路——尊重现实，不抄答案，在边界之前重新定义问题。

未来不会自动到来

它只能由一群愿意在没有掌声的地方
长期工作的工程师，一层一层地建造出来。