大突破！IBM全球首發(fā)2nm制程芯片及制造技術(shù)
5月7日消息，雖然半導(dǎo)體制程工藝的持續(xù)推進(jìn)變得越來(lái)越困難，但是根據(jù)臺(tái)積電此前透露的信息顯示，其已在2nm工藝上取得了重大突破，樂(lè)觀的情況下，2nm工藝有望在2023年下半年進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)性試產(chǎn)，2024年可能將步入量產(chǎn)階段。不過(guò)，在臺(tái)積電之前，近日IBM搶先發(fā)布了全球首款2nm制程的芯片。
據(jù)《路透社》 的報(bào)導(dǎo)稱，IBM 于當(dāng)?shù)貢r(shí)間6日發(fā)布了全球首個(gè)2nm制程的芯片。根據(jù)其公布的資料顯示，憑借其2nm的工藝，IBM成功將約500億個(gè)晶體管容納在指甲大小的芯片上。而如果以指甲面積約150平方毫米來(lái)計(jì)算，IBM的這塊2nm制程芯片中的晶體管密度約為每平方毫米3.33億個(gè)晶體管（MTr /mm2）。
目前環(huán)繞閘極技術(shù)（Gate-All-Around，GAA）已經(jīng)成為了業(yè)界公認(rèn)的5nm節(jié)點(diǎn)之后取代FinFET技術(shù)的關(guān)鍵，三星已經(jīng)計(jì)劃在其3nm工藝節(jié)點(diǎn)上采用GAA技術(shù)，而臺(tái)積電則相對(duì)保守的計(jì)劃在其第一代3nm工藝上將繼續(xù)用FinFET技術(shù)，后續(xù)才會(huì)升級(jí)到GAA。
根據(jù)此前三星公布3nm GAA工藝技術(shù)指標(biāo)顯示，相比其7nm工藝，3nm GAA工藝可實(shí)現(xiàn)芯片面積減少45%，功耗降低50%或性能提高35%。
此次IBM公布的2nm芯片也正是采用了最新的GAA技術(shù)。IBM表示，其2nm工藝采用業(yè)界首創(chuàng)的底部介質(zhì)隔離技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)12nm柵極長(zhǎng)度；同時(shí)采用了可以用于精確的閘門(mén)控制的第二代干法工藝；基于EUV光刻可以產(chǎn)生從15nm到70nm的可變納米片寬度。
IBM稱，與當(dāng)前許多筆記本電腦和智能手機(jī)中使用的主流7nm制程芯片相較，如果在IBM的2nm制程工藝的加持下，將可使其運(yùn)算速度提升45%，而功耗方面有望降低75%。即使與5nm芯片相比，2nm的加持下芯片面積也將大幅縮小，性能大幅提升。
IBM強(qiáng)調(diào)，在新發(fā)布的2nm制程芯片中，其晶體管的體積非常小，使芯片中的晶體管密度更高，讓運(yùn)算能更快，也更加省電。而針對(duì)其中可能會(huì)有的漏電問(wèn)題，IBM表示目前已經(jīng)可以克服。
根據(jù)IBM 研究室主任Darío Gil 指出，2nm制程芯片的成敗，其最重要的關(guān)鍵還是在晶體管技術(shù)上，因?yàn)檫\(yùn)算領(lǐng)域的一切都取決于晶體管的效能是否變得更好。不過(guò)，這不能保證晶體管會(huì)一代又一代地向前發(fā)展。因此，每當(dāng)有更先進(jìn)的晶體管技術(shù)出現(xiàn)時(shí)，這都是業(yè)界的一件大事。只是，雖然IBM 率先業(yè)界開(kāi)發(fā)出2nm制程芯片及技術(shù)，如果要將其真的普及于市場(chǎng)，IBM 則預(yù)估還要幾年的時(shí)間。
IBM 曾是全球重要的芯片制造商。不過(guò)，現(xiàn)在其已將大多數(shù)芯片的生產(chǎn)外包給了韓國(guó)三星，包括其在下半年將推出的最新Power 10服務(wù)器處理器。但是，IBM 在美國(guó)紐約州的Albany 仍保留著一個(gè)芯片研發(fā)中心，該中心負(fù)責(zé)對(duì)芯片進(jìn)行研發(fā)與測(cè)試工作。此次IBM率先發(fā)布的2nm制程芯片及其生產(chǎn)技術(shù)，也代表著其目前在芯片制造技術(shù)上仍位居全球領(lǐng)先位置。
需要指出的是，IBM通過(guò)與三星及英特爾所簽定的聯(lián)合技術(shù)開(kāi)發(fā)協(xié)議，也讓兩家具備制造能力的芯片制造商可以使用IBM 研發(fā)的芯片技術(shù)。也就是說(shuō)，三星、英特爾有望借助于與IBM的合作，未來(lái)能夠更快的實(shí)現(xiàn)2nm工藝的量產(chǎn)。
編輯：芯智訊-林子
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