也許你都忘了，IBM曾是一家大牌的芯片制造商。

但它今天給我們提了個醒兒：全球第一個 2 納米芯片制造技術，誕生在了紐約州奧爾巴尼的IBM研究院。

每十年都是考驗摩爾定律極限的期限，以2021為開端的十年也不例外。

隨著極紫外（EUV）技術的到來，加上其他更多的技術改進，晶體管尺寸得以減少。但目前看來，這項技術已經(jīng)趨于瓶頸。

據(jù)IBM稱，其新推出技術這種架構(gòu)可以平衡性能與能源效率——比目前主流的7納米芯片快 45%，功耗減少 75%。

這個消息，就像一個重磅炸彈，在臺積電、三星、英特爾盤踞太久的芯片行業(yè)，讓IBM狠狠地刷了波存在感。

但必須澄清的是，雖然該工藝節(jié)點被稱為「2納米」，這個2nm跟傳統(tǒng)談論的線寬不一樣。

全球首個2納米芯片制造技術，但2納米的標簽你搞清了嗎

在過去，這個尺寸曾經(jīng)是芯片上二維特征尺寸的等效度量，如90納米、65納米和40納米。

然而，隨著FinFET和其他3D晶體管設計的出現(xiàn)，現(xiàn)在的工藝節(jié)點名稱是對「等效2D晶體管」設計的解釋。一般用晶體管密度可以更準確的衡量，如同英特爾倡導的那樣。

例如，英特爾的7納米工藝將與臺積電的5納米工藝大致相同；臺積電的5納米工藝也甚至沒有50%的改進（它比7納米工藝只提供15%的改進），所以稱其為5納米工藝本身就有點牽強。根據(jù)IBM的說法，他們的「2納米」技術比臺積電的7納米工藝有大約50%的改進，這樣以來——即使按照當今最寬松的標準，也頂多是3.5納米技術。

但這不代表IBM的新消息沒有技術含量。

IBM表示，新芯片將在「手指甲大小」的芯片中配備多達500億個晶體管，這使得IBM的晶體管密度為每平方毫米3.33億個晶體管（MTr / mm 2）。

關于向全方位門/納米片晶體管的發(fā)展，雖然IBM沒有明確表示，但圖片顯示，這種新的2納米處理器采用了三層GAA設計。

此前，三星在3納米時引入GAA，而臺積電則要等到2納米。相比之下，英特爾將在其5納米工藝中引入某種形式的GAA。

該工藝包括每個鰭片中的三個門-周圍（GAA）納米片通道。極端紫外線（EUV）處理對于定義工藝中的小尺寸是必要的，但它允許納米片的寬度在15納米到70納米之間。為了呼應IBM早期在絕緣體上的硅（SOI）工作，該工藝包括一個底部電介質(zhì)隔離，以實現(xiàn)12納米的門長。IBM已經(jīng)開發(fā)了一種內(nèi)隔板干式工藝，以提供精確的柵極尺寸控制。該工藝支持多種閾值電壓，用于SoC和高性能計算應用。這是首次在工藝的FEOL部分使用EUV圖案，使關鍵層的設計的所有階段都能使用EUV

據(jù)IBM稱，這項先進技術的潛在好處可能包括：

• 手機電池壽命翻兩番，只要求用戶每四天給他們的設備充電一次。

• 減少數(shù)據(jù)中心的碳足跡，這些中心占全球能源使用量的1%，即5.8億兆焦耳。將他們所有的服務器改為基于2納米的處理器，有可能大大減少這一數(shù)字。

• 大大加快筆記本電腦的功能，從快速處理應用程序，到更容易地協(xié)助語言翻譯，到更快的互聯(lián)網(wǎng)訪問。

• 有助于加快自動駕駛汽車等自主車輛的物體檢測和反應時間。

另外，這項技術將使數(shù)據(jù)中心的電源效率、太空探索、人工智能、5G和6G以及量子計算等領域受益。
全球芯片巨頭進程概覽，IBM有可能挑戰(zhàn)臺積電地位嗎？

好漢不復當年勇。藍色巨人IBM早就沒有芯片巨頭這一形象了。
想當年美國存儲器憑著Sematech聯(lián)盟崛起，也是靠IBM慷慨捐贈的一條晶圓線。
的確，IBM現(xiàn)已將其大量芯片生產(chǎn)外包給三星電子。在紐約州奧爾巴尼（Albany）仍保留著一個芯片制造研究中心。該中心負責對芯片進行試運行，并與三星和英特爾簽署了聯(lián)合技術開發(fā)協(xié)議，以使用IBM的芯片制造技術。
也就是在這里，IBM悶聲搞大事，加入了本屬于臺積電和三星的爭奪戰(zhàn)。
去年秋天，蘋果的M1和A14與華為的麒麟9000一起到來，成為首批基于臺積電5納米技術節(jié)點工藝的處理器。
另一邊，三星正在奮力追趕遲遲落后的五納米制程。
其他制造商，如AMD和高通，現(xiàn)在通常使用臺積電的7納米芯片（盡管高通的驍龍 888是在三星的5納米技術上制造的）。
而至于英特爾，這家芯片巨頭計劃在2025年和2027年分別完成3納米和2納米節(jié)點。在2023年之前該公司不太可能發(fā)布7納米處理器——它目前正在使用10納米和14納米芯片。但是必須承認，英特爾的芯片在相同的納米數(shù)字上往往比競爭對手有更大的晶體管密度。

與此同時，臺積電也在研究2納米工藝，其4納米芯片工藝有望在2021年底實現(xiàn)風險生產(chǎn)，3納米處理器預計將在2022年下半年推出，2納米版本也于2019年開始研究，目前正在開發(fā)中。
但雄心歸雄心，鎧甲還是很重要的。
先進納米制程所必須的極紫光刻機EUV，ASML在全球生產(chǎn)了100臺，其中70臺都歸臺積電。

IBM這項2納米芯片制造技術，還需要幾年時間才能推向市場。而屆時臺積電的3納米或早已稱新王了。
芯片上更多的晶體管也意味著處理器設計人員擁有更多的選擇。IBM已經(jīng)在最新一代的IBM硬件中實現(xiàn)了其他創(chuàng)新的核心級增強功能，例如IBM POWER10和IBM z15。
但更強大、更高效的CPU正奔赴而來，這不值得興奮嗎？