Em 2026, uma lei nomeada por uma empresa chinesa está causando um “tremendo choque” na indústria global de semicondutores. Enquanto a indústria ocidental ainda debate se a Lei de Moore chegou ao fim, He Tingbo, diretor da Huawei Technologies Co., Ltd. e presidente da Unidade de Negócios de Semicondutores, divulgou uma nova direção da evolução tecnológica no Simpósio Internacional de Sistemas de Circuitos (ISCAS 2026) - "Lei Tao (τ)".
Na indústria de chips, a lógica central da evolução da tecnologia tradicional de chips é tornar os transistores cada vez menores, mas esse caminho está se aproximando dos limites duplos da física e da economia. A lei anunciada pela Huawei desta vez é mudar o foco do desenvolvimento de chips do tradicional "encolhimento geométrico do espaço" (tornando os transistores menores) para o "encolhimento do tempo" (encurtando o tempo de transmissão do sinal). Através de tecnologias como a dobragem lógica, os semicondutores e os sistemas eletrónicos continuarão a evoluir.
Nos últimos seis anos, a Huawei projetou e produziu em massa 381 chips com base nesta ideia. Neste outono, o primeiro chip Kirin que adota totalmente a tecnologia de dobramento lógico estará disponível. A Huawei prevê que até 2031, a densidade do transistor dos chips de última geração baseados na lei Tao (τ) atingirá o mesmo nível do processo de 1,4 nm.
Mas uma questão mais aguda também enfrenta a indústria: Será a Tao (τ) Law uma verdadeira “nova lei” ou é marketing de autoajuda sob tecnologia limitada?
"O ponto chave não é se a Lei Tao (τ) realmente se tornou uma nova 'lei' no nível da Lei de Moore." Um analista da indústria disse que o sinal mais importante da Lei Tao (τ) do que a substituição de Moore é que ela rompe pela primeira vez as algemas da "teoria apenas do processo" e abre outro caminho de desenvolvimento possível para a indústria, embora ainda esteja cheio de desafios.
Uma alternativa à Lei de Moore?
Por mais de meio século, a Lei de Moore impulsionou o progresso da indústria de semicondutores. Em sua essência está o dimensionamento geométrico: a cada 18 a 24 meses, a densidade do transistor dobra, o desempenho aumenta e os custos caem. Mas na indústria de semicondutores atual, é cada vez mais difícil continuar a contar com a redução de tamanho em troca de melhorias de desempenho.
Em 25 de maio, He Tingbo mencionou em um artigo assinado "Teoria do encolhimento do tempo de sistemas eletrônicos multicamadas" que, durante a maior parte da história, a indústria de semicondutores tinha apenas uma coisa a fazer: tornar os transistores menores, mas depois de 7 nm, os retornos do encolhimento de tamanho puro foram achatados. Os custos das máscaras, a depreciação do EUV e a complexidade das regras de design elevaram os orçamentos de design de chips de ponta no nó de 2 nm para mais de um bilhão de dólares.
A essência central da "Lei Tao (τ)" proposta pela Huawei é que ela não depende mais da redução do tamanho geométrico, mas é realizada pela compressão da constante efetiva τ em vários níveis, como dispositivos, circuitos, chips e sistemas.
"O trabalho comum de todos os chips é transportar dados. A otimização anterior da escala geométrica consistia principalmente em usar melhores máquinas de litografia para imprimir caminhos eletrônicos de alta densidade para acelerar. Mas agora a largura dos caminhos eletrônicos é quase a mesma do carro rodando nele, então haverá vazamento e perda de dados. Na verdade, a Lei de Moore encontrou um gargalo. "Um membro da Huawei disse aos repórteres que a otimização na escala de tempo, por exemplo, a velocidade de propagação dos sinais elétricos no meio do chip é apenas 50% de sua velocidade no vácuo, mas desde que haja um avanço na ciência dos materiais e o material tenha um coeficiente dielétrico melhor, há espaço para melhorias.
Mas a Huawei não é a primeira empresa a procurar alternativas na era pós-Moore. Anteriormente, a NVIDIA também aumentou o investimento em integração de sistemas, incluindo NVLink, NVSwitch, empacotamento CoWoS, integração HBM, ecossistema de software e arquitetura em nível de rack. A AMD busca chips pequenos (chiplets) e tecnologias de empacotamento avançadas. Os Foveros da Intel e o SoIC da TSMC também representam seus respectivos esforços em integração vertical e empilhamento tridimensional. O sucesso dos chips da série M da Apple se deve em grande parte à localização da memória e à integração vertical de hardware e software.
“Empresas de semicondutores como a TSMC já estão fazendo empilhamento 3D, ligação híbrida, substituição óptica de cobre, etc.” Hu Yanping, um ilustre professor da Universidade de Finanças e Economia de Xangai, disse em um artigo assinado que as perguntas durante a discussão do setor se concentram principalmente em três pontos: O primeiro ponto, "Lei Tao" (τ) "é um novo caminho distinto, ou é realmente um caminho que todos seguirão; segundo ponto, é um caminho gradual, otimizado e melhorado, ou é um sistema totalmente novo; terceiro ponto, é uma mudança de faixa a ser ultrapassada, ou dificuldades mais básicas precisam ser superadas.
Ele acredita que embora tenha havido cálculos matemáticos, a "Lei de Tao (τ)" ainda não é uma lei de desenvolvimento no campo dos semicondutores em sentido estrito. É apenas uma teoria de cálculo refinada com base na prática, bem como um julgamento do sistema e uma expectativa de desenvolvimento para o futuro. Não pode ser comparado com a Lei de Moore em pouco tempo. No entanto, do ponto de vista dos atrasos nos processos, da mudança da arquitetura computacional e da formação de uma nova visão espaço-temporal dos sistemas computacionais, não é impossível que a "Lei de Tao (τ)" se torne uma lei.
"Não existem leis eternas no processo de fabricação. Será bom se puder continuar a ser eficaz por mais de dez anos. Atualmente, a demanda por poder de computação de IA continua a explodir. A demanda por computação não é apenas para aumentar a densidade do transistor e melhorar o índice de eficiência energética, mas também para acelerar a evolução da arquitetura futura do SICAS." Hu Yanping disse que a indústria de semicondutores está de fato em um importante ponto de viragem no processo de desenvolvimento. Neste ponto de viragem, alguém deve enviar um sinal de viragem e as empresas devem tomar medidas de viragem. A indústria está avançando em diferentes direções, como arquitetura von Neumann, sistema ternário, computação inspirada no cérebro, computação óptica e computação quântica. As empresas, incluindo a Huawei, não permanecerão na dependência da trajetória.
No artigo apresentado por He Tingbo, é mencionado que uma parte considerável dos ganhos no desempenho de velocidade do chip não é obtida através de novas etapas do processo de fotolitografia, mas sim através da reorganização topológica da distribuição lógica no espaço tridimensional, e esta direção é sustentável. Este método é como "transformar um bangalô em um arranha-céu". O design tradicional do chip é plano 2D e o sinal viaja entre dezenas de bilhões de "interruptores de limite" (transistores). No entanto, em um arranha-céu, os sinais que originalmente exigiam transmissão horizontal de longa distância podem agora ser “levados em um elevador” para viajar verticalmente, e a distância física é drasticamente reduzida.
Isto é fundamentalmente diferente da Lei de Moore, porque o poder de impulsionar a tecnologia não é mais a busca do processo e a descoberta de um único nó de litografia, mas depende da sistematização dos quatro níveis de dispositivos, circuitos, chips e sistemas. É esta mudança fundamental multidimensional que obriga a indústria de semicondutores a reexaminar a sua direção de evolução futura.
Qual é o impacto na indústria?
Quando as regras do jogo mudaram de “espaço geométrico” para “sistema de tempo”, os jogadores na mesa de cartas também começaram a se preocupar se enfrentariam um embaralhamento cruel. Em entrevistas, algumas pessoas disseram aos repórteres que existem oportunidades e desafios.
Para a indústria, sob a lei Tao (τ), áreas que antes eram consideradas como "funções de apoio", como tecnologia de embalagens, novos materiais, arquitetura de interconexão e design colaborativo de software de sistema, assumiram gradualmente uma posição-chave. Se alguma empresa conseguir inovar no design em nível de sistema, como compactar efetivamente o valor τ por meio de empilhamento 3D avançado e protocolos de interconexão entre chips, será possível superar os oponentes em desempenho que usam processos mais avançados, porém caros.
Isto, sem dúvida, abre uma nova janela de oportunidade para empresas com fortes capacidades de integração de sistemas, bem como para muitas empresas nacionais de chips e embalagens avançadas.
"A incapacidade de obter o EUV mais avançado e os principais serviços de fundição aliviou a Huawei de seu fardo. Os fatos provaram que melhorias de desempenho intergeracionais também podem ser alcançadas por meio da otimização do tempo no nível do sistema, sem depender dos nós mais avançados. Isso desafia diretamente a pedra angular da vantagem competitiva do primeiro. "Um funcionário sênior da indústria de semicondutores disse aos repórteres que a estrutura organizacional, a reserva de talentos, o acúmulo de tecnologia e a alocação de capital das empresas que dependem da Lei de Moore estão todos centrados em" nós de processo ". Eles são bons em "tornar uma função a melhor", enquanto τ Law exige recursos full-stack.
Em seu discurso, He Tingbo também enfatizou repetidamente a otimização colaborativa de dispositivos para sistemas. O "Unified Bus (UB)" da Huawei, o "HiONE Optical Interconnect Engine", o "System Folding" etc. são todos projetos de nível de sistema.
No entanto, algumas empresas da cadeia industrial expressaram preocupações. Uma pessoa responsável pelo equipamento upstream de semicondutores disse aos repórteres: Atualmente, esta teoria tem impacto limitado na indústria no curto prazo, mas se o caminho tecnológico subsequente for avançado para processos abaixo de 1 nanômetro, a indústria enfrentará graves desafios.
"A solução técnica da Huawei depende de tecnologias leves, como arquitetura e algoritmos, para alcançar equivalência de desempenho na ausência de máquinas de litografia de ponta. No entanto, este modelo não pode substituir os desafios técnicos no nível do hardware." A pessoa acima mencionada disse que a situação de desenvolvimento das empresas de chips nacionais e estrangeiras é significativamente diferente. Os fabricantes estrangeiros podem aproveitar recursos de processos avançados, como TSMC e Samsung. As empresas nacionais têm maior resistência ao desenvolvimento e o desenvolvimento da indústria ainda depende de avanços tecnológicos simultâneos nos campos de software e hardware.
Além disso, desde o momento em que uma teoria é proposta até se tornar um consenso na indústria, esta será necessariamente acompanhada de enormes riscos e desafios práticos. A Lei de Moore é bem-sucedida não apenas devido às melhorias na densidade dos transistores, mas também porque essas melhorias são acompanhadas por processos de fabricação economicamente escalonáveis. A lei τ é atualmente mais como um excelente princípio de engenharia de sistemas, mas ainda não foi provado ser uma lei económica geral e universal. Quando é necessário produzir em massa milhões ou mesmo dezenas de milhões de chips e suportar a pressão de custos do mercado consumidor, ainda é uma grande incógnita se as contas económicas microscópicas de τ podem ser calculadas.
"A lei de Tao (τ) significa que o grau de dificuldade é maior até certo ponto." Hu Yanping disse que desafios fundamentais como equipamentos, processos, tecnologia, rendimento e até mesmo dissipação de calor e EDA coexistem com desafios próprios. Esta lei não é um anúncio oficial de estar muito à frente, mas uma fusão e refinamento de estilos de jogo, uma expectativa corajosa para o futuro e uma inovação abrangente do sistema.
No entanto, na sua opinião, os processos avançados estão a tornar-se "não os únicos" e o próprio processo está a abrandar, dando aos chips nacionais e aos novos sistemas de computação espaço para inovação numa perspectiva de tempo.
Embora o caminho a percorrer seja longo e cheio de espinhos, a Huawei também está a utilizar o seu próprio caso para ilustrar a viabilidade desta lei. He Tingbo forneceu um conjunto de dados no jornal. De maio de 2020 a maio de 2026, a Huawei Semiconductor projetou e produziu 381 chips em massa para atender aos mercados móvel, de IA, automotivo, industrial e de infraestrutura. Em todo o portfólio de produtos, a tese do microfilme τ se mantém. Em 2029, espera-se que a frequência do núcleo de desempenho da CPU se mova para 4 GHz e acima, a eficiência do Kirin SoC deverá mais do que duplicar sob utilização normal dentro de três a cinco anos, e espera-se que a integração de hardware de IA aumente mais de 100 vezes até 2035.
Ela disse que a "lei Tao (τ)" está mostrando aos estrategistas da indústria e aos alocadores de capital que o próximo investimento deve seguir τ em vez de nós. A competitividade dos produtos não depende mais inteiramente de processos de fotolitografia de alto nível. As posições estratégicas de empacotamento de chips, largura de banda de memória e arquitetura de interconexão tornaram-se comparáveis aos processos lógicos avançados do passado.
É uma transição difícil para uma geração de engenheiros que cresceu equiparando a “Lei de Moore” ao “progresso”. "A era da geometria acabou, e negar esse fato não é uma estratégia viável. A era da aceleração através da microescala está dando lugar à era da aceleração através da otimização τ de sistemas eletrônicos multicamadas." Ele disse Tingbo.
No final do seu artigo, ela lançou um apelo à indústria e disse que nos próximos seis a dez anos, as empresas, as equipas de investigação científica e a ecologia industrial com τ como os seus principais objectivos de investigação e desenvolvimento dominarão o padrão de desenvolvimento da indústria da computação nos próximos dez anos.
"A estrutura de desenvolvimento tecnológico para os próximos dez anos tem sido clara, mas ainda existem muitos problemas não resolvidos que não podem ser superados por uma única empresa. Cadeias de ferramentas, padrões industriais, benchmarks de desempenho, física de dispositivos, modelos de negócios e outros campos exigem a criação colaborativa de toda a indústria." Ele disse Tingbo.