全球首顆2nm芯片問(wèn)世：指甲蓋大小的芯片中集結(jié)500億個(gè)晶體管

半導(dǎo)體制程已經(jīng)進(jìn)展到了3nm，今年開(kāi)始試產(chǎn)，明年就將實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，之后就將向2nm和1nm進(jìn)發(fā)。相對(duì)于2nm，目前的1nm工藝技術(shù)完全處于研發(fā)探索階段，還沒(méi)有落地的技術(shù)和產(chǎn)能規(guī)劃，也正是因?yàn)槿绱耍?nm技術(shù)具有更多的想象和拓展空間，全球的產(chǎn)學(xué)研各界都在進(jìn)行著相關(guān)工藝和材料的研究。

上周，IBM和三星公布了一種在芯片上垂直堆疊晶體管的新設(shè)計(jì)，被稱為垂直傳輸場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (Vertical Transport Field Effect Transistors，VTFET)。當(dāng)前的處理器和SoC，晶體管平放在硅表面上，然后電流從一側(cè)流向另一側(cè)。相比之下，VTFET彼此垂直，電流垂直流動(dòng)。該技術(shù)有望突破1nm制程工藝瓶頸。

IBM和三星表示，這種設(shè)計(jì)有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先，它可以繞過(guò)許多性能限制，將摩爾定律擴(kuò)展到IBM當(dāng)前的納米片技術(shù)之外，更重要的是，由于電流更大，該設(shè)計(jì)減少了能源浪費(fèi)，他們估計(jì)VTFET將使處理器的速度比采用 FinFET 晶體管設(shè)計(jì)的芯片快兩倍或功耗降低 85%。IBM和三星聲稱，這一工藝技術(shù)有望允許手機(jī)一次充電使用整整一周。他們表示，這一工藝還可以使某些能源密集型任務(wù)(包括加密采礦)更加節(jié)能，因此對(duì)環(huán)境的影響較小。

IBM 和三星尚未透露他們計(jì)劃何時(shí)將該工藝技術(shù)商業(yè)化。他們并不是唯一一家試圖突破 1 nm瓶頸的公司。今年5月，臺(tái)積電與合作伙伴發(fā)布了1nm工藝技術(shù)路徑;7 月，英特爾表示，其目標(biāo)是在 2024 年之前完成埃級(jí)芯片的設(shè)計(jì)。該公司計(jì)劃使用其新的“英特爾 20A”制程節(jié)點(diǎn)和 RibbonFET 晶體管來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

有這么一家公司，打造出全球首顆2nm芯片，而這家公司并不是臺(tái)積電，也不是大家所知道的三星企業(yè)，更不是聯(lián)發(fā)科，那么他究竟是誰(shuí)呢?傳說(shuō)只要誰(shuí)能掌握芯片核心技術(shù)，誰(shuí)就能擁有全球半導(dǎo)體行業(yè)的話語(yǔ)權(quán)，誰(shuí)能掌握芯片先進(jìn)制程工藝，誰(shuí)就能在半導(dǎo)體領(lǐng)域獲取巨大收益，如今全球首顆2nm芯片問(wèn)世，不僅震驚全球半導(dǎo)體廠商，更是震驚全球不少相關(guān)行業(yè)人士，很多人都表示這家老牌企業(yè)如今突然發(fā)力，背后勢(shì)必有人撐腰，果不其然，這家公司正是來(lái)自美國(guó)的IBM。

據(jù)相關(guān)信息顯示，IBM正式宣布已經(jīng)研制出全球首顆2nm芯片，而這顆芯片正是位于美國(guó)紐約州奧爾巴尼半導(dǎo)體研究機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，此地正是IBM的研究院，不得不說(shuō)，IBM在芯片領(lǐng)域一直不聲不響，此時(shí)突然給了整個(gè)半導(dǎo)體放了一個(gè)巨響，實(shí)在是震驚了不少國(guó)人，而要說(shuō)回這顆芯片，那可以說(shuō)得上是相當(dāng)?shù)膮柡?，他比之前臺(tái)積電或三星打造的5nm和7nm的性能高出了一大截，這是否意味著我們今后手機(jī)的性能也會(huì)提升一大截呢?

IBM是一家什么樣的公司?IBM國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司或萬(wàn)國(guó)商業(yè)機(jī)器公司，英文全稱International Business Machines Corporation，簡(jiǎn)稱IBM，是1911年托馬斯·沃森在美國(guó)創(chuàng)立的公司，現(xiàn)在總公司在美國(guó)紐約州阿蒙克市，大家還記得比爾蓋茨嗎?近幾年被不少人超越的世界首富，在最初與IBM合作開(kāi)發(fā)的DOS系統(tǒng)，正是IBM以500萬(wàn)美元的價(jià)格將其收購(gòu)，而當(dāng)時(shí)的比爾蓋茨只是花了幾萬(wàn)美元從別人那里購(gòu)買(mǎi)了一套回來(lái)按照IBM PC的架構(gòu)修改而成的，之后微軟公司才開(kāi)發(fā)出MS DOS慢慢在操作系統(tǒng)領(lǐng)域發(fā)展壯大，也才讓比爾蓋茨后來(lái)順風(fēng)順?biāo)蛟斐鯳INDOWS操作系統(tǒng)，也就是說(shuō)沒(méi)有IBM，也就有可能沒(méi)有現(xiàn)在全球都能免費(fèi)使用的盜版WINDOWS了。

如今，全球芯片制程之戰(zhàn)愈發(fā)激烈，三星、臺(tái)積電等晶圓廠正在加速新制程量產(chǎn)，生怕落人身后。

在最近幾個(gè)月里，關(guān)于下一代先進(jìn)制程，業(yè)界已經(jīng)傳來(lái)了諸多好消息。

在今年5月份，IBM砸下一顆重磅炸彈：公司研制出全球首顆2nm EUV芯片。IBM悶聲發(fā)大財(cái)，搶先臺(tái)積電、三星一步將2nm芯片帶到了大眾面前。

根據(jù)介紹，該2nm芯片的晶體管密度達(dá)到了每平方毫米3.33億個(gè)之高。由此，IBM在指甲蓋大小的芯片中集結(jié)了500億個(gè)晶體管。

這使得該芯片的性能十分強(qiáng)勁，相較于7nm芯片實(shí)力大增45%;而在能耗方面，該2nm芯片也比7nm芯片能耗縮減了75%。

這樣優(yōu)異的成績(jī)，怎么能不令人矚目。不過(guò)，IBM的2nm芯片距離量產(chǎn)還有不小的一段距離。

相較于IBM 2nm芯片，臺(tái)積電3nm芯片量產(chǎn)可能會(huì)先一步到來(lái)。

據(jù)中國(guó)臺(tái)灣經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)最新消息，臺(tái)積電3nm已經(jīng)走到了試產(chǎn)階段。并且，臺(tái)積電有意推進(jìn)3nm更快實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，有望在2022年第二季度提前一個(gè)季度實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

而臺(tái)積電之所以表現(xiàn)得如此緊迫，自然是為了同三星爭(zhēng)奪客戶。誰(shuí)能夠率先實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，誰(shuí)便有希望獲得更多客戶的訂單。

三星為了超越臺(tái)積電，開(kāi)足了馬力。而臺(tái)積電自然也能放松，不能將客戶拱手讓人。據(jù)了解，臺(tái)積電3nm的首批客戶將有英偉達(dá)、聯(lián)發(fā)科等等。

在這場(chǎng)競(jìng)賽中，究竟誰(shuí)能夠取勝，就讓我們拭目以待。