大突破！IBM全球首发2nm制程芯片及制造技术
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2021-05-12 00:17
5月7日消息，虽然半导体制程工艺的持续推进变得越来越困难，但是根据台积电此前透露的信息显示，其已在2nm工艺上取得了重大突破，乐观的情况下，2nm工艺有望在2023年下半年进行风险性试产，2024年可能将步入量产阶段。不过，在台积电之前，近日IBM抢先发布了全球首款2nm制程的芯片。
据《路透社》 的报导称，IBM 于当地时间6日发布了全球首个2nm制程的芯片。根据其公布的资料显示，凭借其2nm的工艺，IBM成功将约500亿个晶体管容纳在指甲大小的芯片上。而如果以指甲面积约150平方毫米来计算，IBM的这块2nm制程芯片中的晶体管密度约为每平方毫米3.33亿个晶体管（MTr /mm²）。
目前环绕闸极技术（Gate-All-Around，GAA）已经成为了业界公认的5nm节点之后取代FinFET技术的关键，三星已经计划在其3nm工艺节点上采用GAA技术，而台积电则相对保守的计划在其第一代3nm工艺上将继续用FinFET技术，后续才会升级到GAA。
根据此前三星公布3nm GAA工艺技术指标显示，相比其7nm工艺，3nm GAA工艺可实现芯片面积减少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技术。IBM表示，其2nm工艺采用业界首创的底部介质隔离技术，可实现12nm栅极长度；同时采用了可以用于精确的闸门控制的第二代干法工艺；基于EUV光刻可以产生从15nm到70nm的可变纳米片宽度。
IBM称，与当前许多笔记本电脑和智能手机中使用的主流7nm制程芯片相较，如果在IBM的2nm制程工艺的加持下，将可使其运算速度提升45%，而功耗方面有望降低75%。即使与5nm芯片相比，2nm的加持下芯片面积也将大幅缩小，性能大幅提升。
IBM强调，在新发布的2nm制程芯片中，其晶体管的体积非常小，使芯片中的晶体管密度更高，让运算能更快，也更加省电。而针对其中可能会有的漏电问题，IBM表示目前已经可以克服。
根据IBM 研究室主任Darío Gil 指出，2nm制程芯片的成败，其最重要的关键还是在晶体管技术上，因为运算领域的一切都取决于晶体管的效能是否变得更好。不过，这不能保证晶体管会一代又一代地向前发展。因此，每当有更先进的晶体管技术出现时，这都是业界的一件大事。只是，虽然IBM 率先业界开发出2nm制程芯片及技术，如果要将其真的普及于市场，IBM 则预估还要几年的时间。
IBM 曾是全球重要的芯片制造商。不过，现在其已将大多数芯片的生产外包给了韩国三星，包括其在下半年将推出的最新Power 10服务器处理器。但是，IBM 在美国纽约州的Albany 仍保留着一个芯片研发中心，该中心负责对芯片进行研发与测试工作。此次IBM率先发布的2nm制程芯片及其生产技术，也代表着其目前在芯片制造技术上仍位居全球领先位置。
需要指出的是，IBM通过与三星及英特尔所签定的联合技术开发协议，也让两家具备制造能力的芯片制造商可以使用IBM 研发的芯片技术。也就是说，三星、英特尔有望借助于与IBM的合作，未来能够更快的实现2nm工艺的量产。
编辑：芯智讯-林子
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