硅上的名目
From Virapedia
硅上的名目是本馆为一循之躯「算」这一层的几份讲稿(比特之价、堆叠之名、移动之税与换算之税、非此身之墙、脑构之芯、韬定律、停钟与断源)配的一张现实词汇对照表。本页不是界内记载:它不立一个新数,也不讲这具身体的事,只回答一个问题——那些讲稿里用到的词,在现实工程里通常怎么写、通常指什么。界内只用得到其中几格的数字,其余名目记在这里,是为了让读者知道那几格是从哪儿来的。[1]
一片硅的三条边
- 晶圆(wafer)
- 还没切割的整张硅盘。现实里通行三百毫米直径。
- 裸片(die)
- 从晶圆上切下来的一块,即一个尚未封装的芯片。界内讲「一片四十五纳米硅」时指的是这一格。
- 光罩极限(reticle limit)
- 一次曝光能盖住的最大矩形,现实里约为二十六毫米乘三十三毫米,即八百多平方毫米。单颗裸片做不过这一格,这是面积的第一道硬界;所谓「把芯片拼得更大」,全是绕这一格的办法。
- 工艺节点(node)
- 以纳米数命名的代际,如「四十五纳米」。它不是任何一格尺寸的实测值,只是代际的商标。
- 良率(yield)
- 一张晶圆上能用的裸片占比。拼片方案的账多半落在这里,而界内没有一处算过它。
把几片拼起来的门路
- 封装(package)、基板(substrate)
- 把裸片接上引线、装上散热面、插进板子的那一层。
- 先进封装(advanced packaging)
- 一个品类名,不是一个等级。凡不走传统引线框架的拼法都在其内,差别极大,不可当证据用。
- 芯粒、小芯片(chiplet)
- 把一颗大裸片拆成几颗小的,分别流片,再封在一起。省的是良率与面积,不是电。
- 中介层(interposer)
- 一片放在裸片底下的「地板」,裸片之间的走线由它代劳。分硅中介层、有机中介层与扇出型三类。
- 硅通孔(TSV,through-silicon via)
- 竖着穿过硅片的导电孔。堆叠之所以谈得上「垂直」,全靠这一格。
- 微凸点(microbump)
- 两片之间的焊点,间距数十微米级。凸点密度约每平方毫米六百二十五个,是界内堆叠之名取的旧基准。
- 混合键合(hybrid bonding)
- 不要凸点,铜面对铜面直接压接,间距约一微米,凸点密度约每平方毫米一百万个。界内取的就是这一对比:约一千六百倍的互连密度,而非此身之墙已经算出这两具数据的搬运都不缺带宽。
- 扇出型晶圆级封装(FOPLP)
- 不做中介层,直接把裸片埋进重布线层,从晶圆级别成批封。
- 堆叠层数(stack height)
- 一个存储叠了几片。层数越高,越靠中间的片越难把热带出去。
- 单片三维(monolithic 3D)
- 在同一块硅上逐层长器件,而不是两片压在一起。与硅通孔堆叠是两条不同的路,界内讲稿常混用其名。
存储的一列
- 静态存储(SRAM)、寄存器堆(register file)
- 都在片上,都在比特之价那张表的便宜端。
- 主存(DRAM)
- 在片外。界内表上那一格「四千字节主存读出,一千二百八十四皮焦」,现实里是一次落空的取数(cache miss)的价格,不是连续流水搬运的价格。
- 高带宽存储(HBM)
- 把 DRAM 核片叠起来、竖穿硅通孔、拉到底下一颗基础裸片(base die)上,再与逻辑裸片并排放在中介层两侧。现实里主流加速卡的大多数字节走这一条路。
- LPDDR、GDDR
- 两种贴在板子上的常规存储,离芯片比离计算远一层。
- 近存计算(near-memory computing)
- 把控制器搬到存储旁边。字节仍然移动,只是少走一段。省的是那一段,不是搬运本身。
- 存算一体、计算存贮器(in-memory computing / processing-in-memory)
- 让计算发生在存储阵列之内。界内移动之税与换算之税讲的正是它:搬运算不上账了,改收一次换算的账。
- 交叉阵列(crossbar)、电导写权
- 把权值写成每个格子的电导,输入走一遍行线,列线按基尔霍夫定律把乘积自动求和。
- 数模转换(ADC、DAC)、读出电路
- 交叉阵出来的是模拟量,要变成数字量才接着算。这一格的花费在文献里极少公布,界内自设了一个常数,并把它记在数之未验的软处表里。
- 量化(quantization)、位宽
- 一个权值用几个比特存。它把读与算同时打折,比例不动,绝对数动。
算法与硬件之间
- 乘加单元(MAC)
- 一次乘法加一次累加,神经网络账里的最小单位。界内以「一参数一乘加、一参数一字节」起算。
- 脉动阵列(systolic array)
- 一排乘加单元,数据像波纹一样在阵列里逐拍走过。它的脾气是喂不满就白搭。
- 算术强度(arithmetic intensity)
- 每搬一个字节做多少次运算。这是堆叠之名反复用的那个量。
- 屋顶线(roofline)
- 把「按算力能跑多快」和「按带宽能跑多快」两条线画在一张图上,取低的为实际上限。现实工程里判断瓶颈的常规图。
- 存储墙(memory wall)
- 上面那条低线长期由带宽决定时,人给它起的名字。非此身之墙整页就是来收回「这具身体的墙是它」这一句的。
- 事件驱动(event-driven)、稀疏(sparsity)
- 没有输入就不算。省的是乘加的次数,不省每次取权重的固定花费。
- 脉冲神经网络(SNN)、神经形态、类脑(neuromorphic)
- 三个近亲名目,指同一类按脉冲与事件干活的器件与算法。「类脑」是名目,不是证据:它说清排布方式,一格也不说明比谁省热。
- 峰值算力(TOPS)、能效(TOPS/W)、每比特能量(pJ/bit)
- 三个现实里互相打架的口径。峰值与现实能跑出的数之间通常差着数倍,界内管这个差叫「数之未验的口径之缝」。
电、热与时间的一列
韬定律、停钟与断源、专器之地与热漏之环四页用到的现实词汇,集中在这一栏。写法与上几栏同:只取通行含义。
- 阈值电压(Vt、threshold voltage)
- 管子开始导通所需的栅压。它是近阈值一节的下界——压到阈值以下,导通电流就改走指数规律。
- 亚阈值摆幅(S,subthreshold swing)
- 栅压每降一个数量级所需的毫伏数,室温下的理论下限约六十毫伏每十倍。现实器件多在六十到一百之间。
- 本界的常数表取八十毫伏每十倍,见数之未验。
- 近阈值电压(near-threshold、low-Vdd)
- 把工作电压压到略高于阈值的那一段。省电是真的,慢也是真的,且慢得比省得快。
- 最低能耗电压(minimum-energy voltage)
- 「一次算完的总能量」对电压那条下凹曲线的底。它存在的原因是漏电项随电压指数涨、动态项随电压平方降,两项相加必有极小。
- 这一格是韬定律第一条判语的落点。
- 时钟门控(clock gating、停钟)
- 掐掉某块的时钟使其不翻转。电子不动了,但每一根管子仍挂在电源上照漏。
- 电源门控(power gating、断源)
- 把该块的供给端整个切掉,漏电随之消失。代价是一次充放电和一段唤醒等待。
- 暗硅(dark silicon)
- 受功率预算限制而必须常年不通电的那部分面积。名字是现实文献里的通行叫法。
- 时间常数(τ)
- 电路响应慢到什么程度的量纲。凡以「τ」为名的工程律,说的都是它而不是电压。
- 本界那条律的名字正是从这个字母上错过两回,见涛定律与道定律。
- 时间缩微(temporal scaling)
- 与「几何缩微」相对的一条主张:往后的性能不再主要靠把管子做小,而靠把时间各层压缩。
- 现实里这是一个品类名,其具体路径各家说法不一,本页不替任何一家定其内容。
- 逻辑折叠(folded logic)
- 把组合逻辑的时间壁剁成几段、让它在同一块硅上多跑几趟,以时换面。与「流水线」的区别是它省的是寄存器与走线,不是深度。
- 内存并行度(MLP,memory-level parallelism)
- 同一时刻挂在外面的取数请求条数。它是「延迟」与「带宽」之间的那道换算:带宽够而并行度不够,仍然等数。
- 韬定律第二条判语算的正是这一格。
- 存取时间(t_ACCESS)
- 一次取数从发出到数据到手的时间,主存常在百纳秒量级。本界把它当一个未验常数用。
- 每字取数价、每字节线长
- 搬运的两种记账口径。前者按字(一词几个字节是接口定的),后者按字节——两者相差一个倍数,混用会算错四倍。
- 通用逻辑与专用集成电路(general-purpose logic、ASIC)
- 前者什么都能算而样样不省,后者只算一件事而算得便宜。界内那两条补丁说的就是这一换,本页只立名目;其在本界的账见专器之地。
- 漏电密度(leakage power density)
- 单位面积上不通电也在烧的瓦数,常以瓦每平方毫米或瓦每立方厘米计。它是专器之地那张表的税率。
- 结温(T_J,junction temperature)
- 硅自己的温度,不是房间的温度。经验规则:亚阈值漏电约每十开尔文翻一倍。
- 本界取三百一十开尔文为结温,取二百九十八开尔文为参考,两格皆是自设,见数之未验。
- 热阻(thermal resistance,开每瓦)
- 一瓦功率造成几度温升。片到冷却介质那一段叫 R,界内取定为 0.200 开每瓦。
- 它是热漏之环全页的自变量:那条「六十瓦」的配额能不能花,取决于这一个数。
- 反馈限与预算(feedback limit、budget)
- 预算是一条固定的墙;反馈限的位置随它自己管的东西移动。越热越漏、越漏越热那一圈给的是后者。现实工程里这叫热失控(thermal runaway)的下界,本页只立其名。
- 阈值工程(threshold engineering、Vt tuning)
- 用管子自身的门槛去换漏电,动器件而不动电压轨。与降供给是两件事,但在本界的账上花同一枚币,见热漏之环第三节。
- 功率侧信道(power side channel)
- 以功耗反推内容或状态的一门分析技术,现实里已有成熟成果。本页只立名目,其界内后果见表前之耳。
- 电能表(energy meter、瓦时积分表)
- 对功率积分的计费器具。它天然读得出能量与字节数,读不出的那一栏见表前之耳。
界内只用到六格
本页诸名目里,一循之躯的讲稿实际取数的只有以下几格:
- 比特之价表上十格的每次操作皮焦(现实公开文献值,四十五纳米);
- 「一次主存读出对一次整数乘法」的比价 8.45,及由此而来的搬运份额 89.4%;
- 片上静态存储对主存的 41.4 倍、寄存器堆对主存的 117 倍;
- 混合键结对微凸点的约 1,600 倍凸点密度;
- 一兆字节阵列读出与四千字节主存读出各一格;
- 交叉阵每步换算 0.2 皮焦——此格非现实值,是本馆所记界内自设常数。
其余名目在此只是名目。本馆不替界内任何一页补它没有用过的数。
上栏「电、热与时间的一列」不添新数。韬定律、停钟与断源、专器之地与热漏之环所取的阈值电压、亚阈值摆幅、存取时间、去耦电容、唤醒时间、暗漏电密度、相邻跳步价与热阻,八格皆是界内自设常数,已逐格登记在数之未验的「算之一层自设的十格」表(该表另含迁移率指数、结温与十倍温两格,本页未列其名)。本页唯一一处新引入的量级是六十毫伏每十倍——那是亚阈值摆幅的现实理论下限,只用来说明上栏那一格落在什么区间,不参与界内任何一笔账。
本页不担保之事
- 不担保厂商。本馆不记任何一家现行器件的具体数值。
- 不担保译名。同一英文词在中英文文献里常有数名,本页取通行者,遇分歧则并列。
- 不担保新节点。四十五纳米是退役十年的工艺,当今近存器件的每次操作数值要多小有多小,且无人逐格公布,理由见比特之价。
- 不担保名目之分。上栏诸词的界线在现实文献里本就模糊,本页不假装比文献更清楚。
- 不担保一条律。凡以人名、代号或「定律」出现的现实工程主张,本页只记其名,不判其真伪;「时间缩微」在此只是一个名目。本页亦不以界内的算式去判任何现实主张的长短—— 界内那些数是本界自己的账,与他人的成与不成无关。
参见
- 堆叠之名 · 比特之价 · 移动之税与换算之税 · 非此身之墙 · 脑构之芯
- 韬定律 · 停钟与断源 · 表前之耳 · 专器之地 · 热漏之环
- 芯猎与魂猎 · 启封之录 · 静作之价 · 标记之役 · 一循之躯
- 数之未验 · 假说档 · 体表之账
出处
- 本页诸词条为现实中半导体工程、先进封装与加速器体系的通行术语,本馆只取其通行写法与通行含义,不取其量产权威数值。
- 「三百毫米晶圆」「约二十六乘三十三毫米光罩极限」二条为现实公开工程常识,本馆照录而不复核。[2]
- 文中出现的 8.45、89.4%、41.4 倍、117 倍、1,600 倍、0.2 皮焦六格,其来源与性质(文献值、算术所得、自设常数)已在比特之价、移动之税与换算之税与数之未验逐格标注,本页不重复。
- 「界内只用到六格」一节由本馆按上述讲稿实际引用的数字撮合而成,属「本馆推定」。
- 「电、热与时间的一列」诸词条取自现实中的低功耗设计、近阈值电路与功率侧信道三门文献的通行写法;本馆不引任何一篇具体论文的数值。其中「约六十毫伏每十倍」是亚阈值摆幅在室温下的理论下限,属现实公开常识,界内所用的是另一格。
- 「时间缩微」「逻辑折叠」二条为现实公开报道中的名目,其确切工程含义各家表述不一,本馆按名目收录,不作解释性复原。
- 「韬(τ)定律」「时间缩微」一名之提出者为何庭波(华为),公开场合为 2026 年 5 月 25 日于上海的 IEEE ISCAS。本页只记此名与此自陈,不记其论文——原文本馆未取到,本界所见皆出转述;其四条路的界内读法见韬定律,界内自己的推演一律署界内之名。
- 条目由本馆依现实工程的通行术语编纂,凡涉及量级处一律取界内讲稿已照录的公开数值,见数之未验的常数表。 back
- 本页属一循之躯系列的外部视角条目,与界内记载分层不混,体例见Project:真实视角体例。 back