華為放大招！三進(jìn)制芯片彎道超車，不用歐美光刻機也能追平算力

朋友們大家好！今天小界來和大家聊聊很多人感興趣的華為最近要搞的三進(jìn)制芯片的話題！什么是三進(jìn)制？為什么偏偏是三進(jìn)制？這玩意兒真能繞過光刻機的封鎖？

現(xiàn)在所有計算機的基礎(chǔ)都是二進(jìn)制，所有信號只有0和1。這在工程上容易實現(xiàn)，0和1對應(yīng)開關(guān)的開和閉，兩個狀態(tài)區(qū)別明顯，容錯率高。你給一個電壓，高了算1，低了算0，中間有點波動也不怕。

但三進(jìn)制呢？三個信號：—1、0和1。聽起來只多了一個狀態(tài)，工程難度卻翻了好幾倍。為什么？因為你要區(qū)分三個電平，對電壓控制精度和抗干擾能力的要求會高很多。說白了，噪聲稍微大一點，—1和0就分不清了。

前蘇聯(lián)當(dāng)年就動過這個心思。他們搞過三進(jìn)制計算機，叫Сетунь，上世紀(jì)50年代末就造出來了。結(jié)果呢？二進(jìn)制發(fā)展太快，軟件、硬件、人才、生態(tài)全圍著轉(zhuǎn)，三進(jìn)制想殺進(jìn)去，等于要把整個計算機工業(yè)重來一遍。成本高到離譜，最后只能放棄。

這就是技術(shù)慣性：哪怕一個技術(shù)不是最優(yōu)解，只要生態(tài)足夠大，換路線的代價就高得嚇人。除非新方案能好上十倍、二十倍，否則沒人愿意折騰。那問題來了，三進(jìn)制到底比二進(jìn)制強在哪里？

這其實是個簡單的數(shù)學(xué)問題。效率最高的進(jìn)制不是二進(jìn)制，也不是三進(jìn)制，而是e進(jìn)制。e是什么？自然對數(shù)的底數(shù)，約等于2.718。三比二更接近e，所以在整數(shù)進(jìn)制里，三進(jìn)制理論效率最高。

這個結(jié)論怎么來的？我讓嚴(yán)波溝給你算一遍。先定義什么是計算效率。假設(shè)我們要表示一個很大的整數(shù)N，設(shè)進(jìn)制為x。那么表示N所需要的位數(shù)大約是log_x（N）。總成本C定義為：進(jìn)制數(shù)乘以位數(shù)，即C = x × log_x（N）。

為什么這么定義？因為進(jìn)制越高，每一位需要處理的符號就越多,十六進(jìn)制你得認(rèn)識16個符號，硬件實現(xiàn)自然更復(fù)雜。而位數(shù)越長，寄存器就越大，成本也越高。把這兩個因素乘在一起，就得到了總成本。

現(xiàn)在我們要找一個x，讓C最小。對C關(guān)于x求導(dǎo)，取極值，用洛必達(dá)法則一算，結(jié)果就是x = e。自然常數(shù)e進(jìn)制，效率最高。

但e不是整數(shù)，所以我們只能取2或3。3比2更接近e，所以三進(jìn)制在理論上是整數(shù)進(jìn)制里的最優(yōu)解。聽到這里你可能要問了：既然三進(jìn)制這么牛，為什么沒人用？答案很簡單：二進(jìn)制已經(jīng)贏了。贏在時機，贏在生態(tài)，而不是贏在數(shù)學(xué)。

這才是真正有意思的地方。三進(jìn)制不是新概念，但華為在這個時間點提出來，意圖非常明確,繞開光刻機的限制。如果采用三進(jìn)制，單位計算單元的效率大約是二進(jìn)制的1.585倍。這意味著什么？原本需要3納米工藝才能達(dá)到的計算能力，現(xiàn)在用7納米甚至14納米就能實現(xiàn)。

你卡住我的極紫外光刻機，不讓我造高端芯片？好，我從底層原理上換一條路。同樣的制程，我算得更快；同樣的算力，我用更落后的制程也能達(dá)到。這叫降維打擊，也叫彎道超車。

這不是天方夜譚。三進(jìn)制在理論上確實有優(yōu)勢，前蘇聯(lián)當(dāng)年的Сетунь計算機也證明了它在工程上是可行的。只不過當(dāng)時二進(jìn)制生態(tài)已經(jīng)成型，沒人愿意接這個盤。現(xiàn)在情況不一樣了——你有封鎖，我就有動力。

所以你明白了嗎？

二進(jìn)制的勝利，不是因為它最好，而是因為它來得早。三進(jìn)制的復(fù)活，不是因為有人突然發(fā)現(xiàn)了數(shù)學(xué)真理，而是因為有人被逼到了墻角，不得不重新審視那些被遺忘的可能性。

科技史上這樣的故事太多了。VHS戰(zhàn)勝Betamax，不是因為技術(shù)更好，而是因為生態(tài)更厚。藍(lán)光戰(zhàn)勝HD DVD，也不是因為畫質(zhì)碾壓，而是因為片源站隊。

華為這次能不能把三進(jìn)制從實驗室推向市場？不知道。但有一點很清楚：當(dāng)一條路被堵死的時候，真正能打的人不會在原地抱怨，而是會轉(zhuǎn)身去尋找那條被所有人忽略的捷徑。