LogicFolding في Kirin 2026: كثافة أعلى وأسلاك أقصر، لكن التحديات لا تختفي

تراهن هواوي في LogicFolding على تحسين الأداء والكفاءة عبر التصميم الفيزيائي والدمج ثلاثي الأبعاد، لا عبر الانتقال بالضرورة إلى عقدة تصنيع أصغر. ففي معالج Kirin 2026 المقترح، تُقسَّم الدوائر بين طبقتين نشطتين من السيليكون متقابلتين وموصولتين بربط هجين عالي الكثافة. الفكرة المباشرة: وضع الدوائر التي تتبادل الإشارات باستمرار على مسافة أقرب، كي تقطع الإشارات طريقاً أقصر. 23

لكن الأرقام المعلنة ينبغي التعامل معها بوصفها ادعاءات من هواوي مبنية على منهجيتها ومقارنتها مع Kirin 9030 Pro. وهي لا تعني أن الشركة حققت عقدة ليثوغرافيا أحدث مكافئة، ولا أن جميع أعباء العمل ستحصل على المكاسب نفسها. 23

ما الذي يتغير في LogicFolding؟

في الشريحة التقليدية المسطحة، تنتشر دوائر المنطق غالباً عبر مستوى سيليكون واحد. وكلما كبر التصميم، اضطر جزء من إشارات البيانات والساعة إلى اجتياز مسارات معدنية أطول. أما LogicFolding فيوزع الدوائر الرقمية والتناظرية ودوائر الذاكرة بين طبقات نشطة مكدسة رأسياً، مع روابط هجينة تشكل شبكة كثيفة من الوصلات العمودية بين الطبقتين. 23

وتصف التقارير المستندة إلى مواد هواوي أن Kirin 2026 يستخدم مسافة تباعد للربط الهجين تقارب 1.5 ميكرومتر، ونحو 50 مليون وصلة عمودية. وتقول هواوي إن كثافة الترانزستورات ارتفعت، وفق أسلوب قياسها، من 155 مليون ترانزستور لكل ملم² إلى 238 مليون ترانزستور لكل ملم²؛ أي بزيادة تقارب 53.5% إلى 55%، مع الحفاظ على عقدة التصنيع نفسها التي استُخدمت مرجعاً في Kirin 9030 Pro. 35

لذلك من الأدق وصف الرقم بأنه كثافة فعالة: فالتحسن ناتج من إعادة تنظيم مواقع الدوائر وطريقة ربطها، لا من تصغير أبعاد كل ترانزستور بحد ذاته.

لماذا تخفض الأسلاك الأقصر التأخير والطاقة؟

الحجة الهندسية الأساسية هي أن المسارات المعدنية الطويلة تفرض مقاومة وسعة كهربائية. تحتاج الإشارة وقتاً لعبور السلك الطويل، كما تُستهلك طاقة ديناميكية في شحن سعته وتفريغها مع كل تبديل.

بوضع الدوائر المتقاربة وظيفياً في طبقتين متقابلتين، تسعى هواوي إلى تحويل بعض الوصلات الأفقية الطويلة إلى قفزات رأسية قصيرة جداً. ومن حيث المبدأ، يمكن أن يؤدي ذلك إلى:

• تقليل التأخير في المسارات الحرجة زمنياً؛
• تقصير مسارات توزيع إشارة الساعة؛
• خفض الحاجة إلى المكررات ومخازن الساعة؛
• تقليل سعة التوصيلات البينية؛
• توفير هامش توقيت أكبر، أو تحقيق أداء مماثل عند جهد أقل.

ومن هنا يأتي إطار هواوي المسمى Tau (τ) Scaling: فالتقدم، في تصورها، لا ينبغي قياسه بأبعاد الترانزستور فقط، بل بالزمن الذي تستغرقه الإشارات للتحرك داخل الدائرة والنظام. وتقدم الشركة LogicFolding بوصفها وسيلة لتقليص تأخير انتشار الإشارة مع تحسين الكثافة وكفاءة الطاقة.

لماذا تركز هواوي على نقل البيانات؟

لا تقول هواوي إن تبديل الترانزستورات لا يستهلك طاقة. بل تشير إلى أن نقل البيانات وتوزيع الساعة داخل المعالجات الحديثة الكبيرة قد يستهلكان حصة مهمة من الطاقة الديناميكية. فكل عبور طويل لمسار معدني، وكل مخزن يُضاف لدفع الإشارة عبره، يزيد نشاط التبديل.

لهذا تصبح المحلية الفيزيائية مهمة: كلما اقتربت الوحدة التي تنتج البيانات من الوحدة التي تستهلكها، انخفض الوقت والطاقة اللازمان لنقل الإشارات بينهما. وعليه، فإن LogicFolding استراتيجية لتحسين قرب الدوائر من بعضها بقدر ما هي تقنية تغليف ودمج ثلاثي الأبعاد. 2

مكاسب Kirin 2026 التي تعلنها هواوي

المقارنة التي تعلنها هواوي مع Kirin 9030 Pro هي مقارنة عند الأداء نفسه: تقول الشركة إن البنية الجديدة تستطيع خفض إجمالي استهلاك الطاقة بنسبة 41% عند أداء مماثل، مع زيادة كثافة الترانزستورات المقاسة بنحو 55%. كما تشير إلى انخفاض كثافة القدرة بنسبة 5.6% في ظروف التشغيل المعلنة. 47

وتتحدث تقارير عن مواد هواوي عن وفورات أكبر في الأنظمة الفرعية عالية التوازي: انخفاض طاقة NPU بنسبة 66%، وGPU بنسبة 58%، ونواة الأداء الكبيرة في CPU بنسبة 41%، مقارنةً بالتصميم المستوي السابق ضمن المقارنة المذكورة. 1

ويتسق هذا النمط مع طبيعة البنى المعمارية: فـNPU وGPU تضمان غالباً وحدات منتظمة وكثيفة الاتصالات، ما يتيح فرصاً أكثر لتقريب منتجي البيانات ومستهلكيها والتخزين المحلي عبر الطبقات. وقد يستفيد CPU بدوره من تقصير المسارات، لكن بنيته محكومة أكثر بسلاسل اعتماد بين التعليمات.

لماذا يصعب تسريع عمل CPU المتسلسل؟

ينفذ CPU كثيراً من تدفقات التعليمات المتسلسلة، حيث قد تعتمد نتيجة عملية على ناتج العملية السابقة. وهذه السلسلة من التبعيات تحد من حرية توزيع عبء العمل بين مناطق الشريحة المختلفة.

يمكن للترتيب ثلاثي الأبعاد أن يخفض بعض تكاليف الأسلاك والساعة في CPU، لكنه لا يلغي ضرورة انتظار النتائج التي تعتمد عليها التعليمات التالية. وهذا يساعد على تفسير كون خفض طاقة CPU الذي تعلنه هواوي أقل من خفضها المعلن في NPU وGPU. 1

المقابل الهندسي: الحرارة والعائد والتكلفة

تكديس طبقات منطق نشطة يضيف مشكلات صعبة في التنفيذ. إذ يجب تبديد الحرارة من طبقات فعالة متقاربة، في حين تصبح تغذية الطاقة والاختبار والإصلاح وتصحيح العيوب أكثر تعقيداً. كذلك يمكن أن تؤثر دقة محاذاة الرقاقات وعيوب الربط في العائد التصنيعي، بينما يضيف التصميم متعدد الطبقات تكلفة إلى التصنيع والتغليف.

وهذه القيود أساسية لأن قيمة الدمج ثلاثي الأبعاد تعتمد على إنتاج موثوق وبكميات تجارية قابلة للاستخدام، لا على نتيجة جذابة في التصميم الفيزيائي وحده. وقد وصفت رويترز نهج هواوي الأوسع بأنه مسار محتمل للالتفاف على بعض القيود المرتبطة بالعقوبات، مع تأكيدها أن اعتباره اختراقاً حقيقياً لا يزال أمراً غير محسوم.

ما الذي تخطط له هواوي لـ Kirin 2027؟

تبدو الخطوة التالية في خارطة الطريق أكثر طموحاً: تباعد ربط هجين قدره 1 ميكرومتر، وأكثر من 100 مليون وصلة عمودية في Kirin 2027. كما طرحت الشركة هدفاً لخفض الطاقة بنسبة 47% عند الأداء نفسه، وهدفاً أطول أمداً لتباعد معدن علوي يبلغ 720 نانومتراً مع الإبقاء على أكثر من 100 مليون وصلة عمودية. هذه أهداف مستقبلية، وليست نتائج مستقلة لمنتج تجاري مطروح في السوق. 15

قد يجعل تقليل تباعد الربط الوصلات العمودية مفيدة لجزء أكبر من منطق الشريحة، لكنه يرفع أيضاً متطلبات المحاذاة وضبط العيوب وأدوات التصميم والإدارة الحرارية والاختبار.

ماذا يعني ذلك في ظل قيود التصدير؟

يحمل LogicFolding جاذبية استراتيجية لأنه يسعى إلى تحقيق مكاسب من دون الاعتماد حصراً على أحدث معدات الطباعة الضوئية. لكنه لا يلغي قيود التصنيع؛ فما زالت ضوابط تصدير أشباه الموصلات المتقدمة تشمل فئات من الرقائق والمعدات والتقنيات ذات الصلة بإنتاج العقد المتقدمة في الصين.

لذلك ينبغي فهم نهج هواوي ثلاثي الأبعاد باعتباره مساراً مكملاً للتوسع: قد يستخرج قدرة أكبر من تقنية تصنيع معينة، لكنه يحتاج مع ذلك إلى ربط متطور وقياسات دقيقة وأتمتة تصميم إلكتروني وتنفيذ تصنيعي عالي المستوى.

الخلاصة

يعيد مقترح Kirin 2026 من هواوي تعريف توسع أداء الشرائح حول تقليص مسافة انتقال الإشارة. فطبقتان نشطتان موصولتان بربط هجين قد ترفعان كثافة التوزيع وتقللان التأخير والطاقة المرتبطين بالوصلات الطويلة، خصوصاً في وحدات متوازية وكثيفة نقل البيانات مثل NPU وGPU.

أما الأرقام الرئيسية، ومنها كثافة فعالة أعلى بنحو 55% وطاقة أقل بـ41% عند الأداء نفسه، فتبقى ادعاءات معلنة من هواوي. وسيكون الاختبار الفعلي هو قدرة البنية على تحقيق وعود الكفاءة والحرارة والعائد والتكلفة في معالجات هواتف تُشحن على نطاق واسع. 237