摘要：近日，华为技术有限公司一项关于三进制芯片的专利申请引发了全球科技界的广泛关注。国家知识产权局信息显示，华为申请的 “三进制逻辑门电路、计算电路、芯片以及电子设备” 专利（公开号 CN 119652311A ），申请日期可追溯至 2023 年 9 月。这一专利的

近日，华为技术有限公司一项关于三进制芯片的专利申请引发了全球科技界的广泛关注。国家知识产权局信息显示，华为申请的 “三进制逻辑门电路、计算电路、芯片以及电子设备” 专利（公开号 CN 119652311A ），申请日期可追溯至 2023 年 9 月。这一专利的披露，标志着华为在芯片技术领域迈出了具有前瞻性和创新性的一步，有望为整个计算技术产业带来深远变革。

三进制技术并非全新概念。早在 1958 年，苏联莫斯科大学的实验室就诞生了世界上第一台三进制计算机 Setun 。这台计算机采用了独特的平衡三进制体系，使用 -1、0、+1 三种状态实现逻辑运算。其指令系统比同期二进制计算机高效 40%，维护成本却不到前者的 1/3 ，而且在不同室温下展现出惊人的可靠性和稳定性。可惜由于当时计算机生态押注二进制，且苏联未能解决好散热等问题，Setun 计算机最终黯然退场。

67 年后的今天，华为重新捡起这一技术路线并实现关键突破。华为专利团队的核心创新在于将电压信号与三进制逻辑值直接映射：0V 对应 0，1.65V 对应 + 1，3.3V 对应 + 1 的反相态 - 1 。这种设计大幅减少了逻辑门的晶体管数量，降幅达 40% ，同时将动态功耗降至传统二进制电路的三分之一 。在 7nm 制程下，华为三进制逻辑门的能效比达到了 1.8TOPS/W（每秒万亿次操作 / 瓦） ，而传统二进制 GPU 仅为 0.6TOPS/W ，优势十分显著。

从能效角度来看，华为三进制芯片优势突出。在 AI 计算的 INT8 量化场景下，三进制矩阵乘法的误差率仅为二进制的 1.2 倍，但能耗却降低了 65% 。其专利中包含的近似乘法器设计，能在精确运算和近似运算间动态切换，在保持 95% 以上计算精度的同时，将复杂运算的能耗再降低 40% 。以处理 ResNet - 50 模型为例，使用三进制架构的昇腾芯片，训练时间可缩短 28% ，电费成本下降 42% 。

在性能方面，三进制芯片同样表现优异。传统二进制 GPU 需要 200W 功率实现 30 TFLOPS 算力，而三进制芯片仅需 75W 即可达到同等性能 。在自动驾驶训练场景中，搭载三进制加速卡的服务器集群，每千次推理的电费成本从 0.03 元降至 0.01 元 ，对于日均万亿次运算的车企而言，每年可节省数亿元成本。此外，三进制的电压驱动特性与新兴存储技术（如 ReRAM 阻变存储器 ）完美契合，存内计算的能效比可达传统架构的 4.2 倍 。华为正在研发的三进制存算一体芯片，更有望将数据搬运能耗降低 90% ，极大提升边缘计算设备的续航能力。

尽管华为三进制芯片前景广阔，但也面临诸多挑战。生态系统重构是首要难题，据测算全球 87% 的软件需要重新适配三进制指令集，构建完整生态至少需要 10 年时间和 200 亿美元投入 。目前华为正联合国内厂商开发三进制编译器和 AI 框架，但工具链成熟度仍有待突破。硬件实现方面，虽然 7nm 制程可支撑三进制芯片量产，但更高精度的电压控制对半导体工艺要求严苛，中芯国际等厂商在提升良率上仍需努力。

从产业影响来看，华为三进制芯片若能成功落地并推广，将重塑 AI 芯片乃至整个计算产业的竞争格局。它为解决全球数据中心每年 2000 亿度电的能耗黑洞提供了新方案，也将推动人工智能、高性能计算、物联网等领域的发展。在国际竞争层面，华为此举有望打破国外芯片技术的部分垄断，提升中国在全球芯片产业的话语权。

华为三进制芯片的专利申请，是其长期坚持自主创新、持续科研投入的成果。它不仅为华为自身的技术发展开辟了新路径，也为全球计算技术的演进带来了新的可能性。未来，随着技术的不断完善和产业生态的逐步构建，华为三进制芯片有望在更多领域大放异彩，引领计算技术迈向新的纪元。

来源：人工智能学家