半導體|IBM發布全球首個2nm芯片制造技術

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來源 :快科技、鈦科技

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藍色巨人出手就是王炸。

5月6日消息,IBM宣布造出了全球第一顆2nm工藝的半導體芯片。核心指標方面,IBM稱該2nm芯片的晶體管密度(MTr/mm2,每平方毫米多少百萬顆晶體管)為333.33,幾乎是臺積電5nm的兩倍,也比外界預估臺積電3nm工藝的292.21 MTr/mm2要高。

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IBM稱,在運行速度方面,與當前許多筆記本電腦和手機中使用的主流7nm芯片相比,IBM的這顆2nm芯片計算速度要快45%,能源效率也高出75%,電池壽命最高可提升4倍,這代表用戶每4天僅需為設備充電1次。

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另外,相較于當前最先進的5nm芯片(目前僅有蘋果iPhone 12等旗艦智能手機才有使用),這顆2nm芯片的體積將更小、速度也更快,未來有助于提升網絡連接和數據處理速度,并提升自動駕駛汽車檢測物體的反應時間。

據悉,臺積電和三星目前正在生產5nm芯片,英特爾則致力于7nm芯片技術。按投產進度來看,臺積電目前計劃在今年年底開工投產的4nm芯片工藝,大批量生產要等到2022年;3nm芯片技術投產進程預計更晚,要到2022年下半年;2nm芯片技術更是仍處于相對早期的開發階段。


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2nm晶圓近照

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換言之,在150平方毫米也就是指甲蓋大小面積內,就能容納500億顆晶體管。

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實際上,IBM此前也是率先造出7nm(2015年)和5nm(2017年)芯片的廠商,在電壓等指標的定義上很早就拿下主導權。

回到此次的2nm上,采用的是GAA(環繞柵極晶體管)技術,三層。IBM介紹,這是第一次使用底介電隔離通道,它可以實現12 nm的柵長,其內部間隔是第二代干法設計,有助于納米片的開發。這也是第一次使用EUV曝光FEOL部分過程。

關于GAA晶體管技術,三星3nm、Intel 5nm以及臺積電2nm均將首次采用。

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自研2nm晶體管技術,惠及產業下游芯片制造代工廠

IBM曾是一家主要的芯片制造商,現已將起大量芯片生產外包給三星電子。但IBM在美國紐約紐約州奧爾巴尼(Albany)仍保留著一個芯片制造研究中心。該中心負責芯片研究,并與三星和英特爾簽署了聯合技術開發協議,以使用IBM的芯片制造技術進行生產。

2014年,IBM將旗下Microelectronics半導體部門出售給世界第三大專業晶圓代工廠GlobalFoundries(格芯)時,IBM就已經宣告退出芯片代工業務。芯片生產部分最后仍會交給三星電子、格芯、英特爾、臺積電等產業鏈下游企業。

Seeking Alpha認為,IBM推出全球首款2nm芯片,這可能使英特爾和三星代工廠受益。

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據The Verge,臺積電和三星目前正在生產5nm芯片。英特爾仍在努力使其7納米節點脫穎而出。臺積電正計劃在年底前開始其4nm芯片工藝的早期生產,并于2022年實現批量生產。它的3nm節點預計要到2022年下半年,而2nm芯片仍處于相對較早的開發階段。這意味著,目前產業鏈下游芯片代工廠無法生產2nm芯片。

所以,IBM只負責芯片IC技術研究、設計部分,這顆全球首個2nm芯片目前依然是在概念(PPT)階段,用于研發用途,距離最后量產依然有很長的路要走。

根據nextplatform報道,目前擔任IBM混合云研究副總裁的Mukesh Khare帶領其完成了2nm技術的突破。

資料顯示,Khare在1999年到2003年間,從事90納米SOI工藝的開發,該工藝將IBM Power4和Power4+推向市場,他隨后又負責了65納米和45納米SOI的推進,之后他對對用于Power7的32納米技術進行了研究。Khare曾擔任奧爾巴尼納米技術中心的半導體研究總監。

具體來說,IBM今天展示的這項技術,更多是芯片制造中最基礎部分——晶體管的改進。


距離量產還有數年時間

有業內人士指出,IBM的這顆2nm芯片的最后去向,很可能是該公司的云服務器當中,從而提升該數據中心的計算能力。

IBM表示,憑借IBM研究院在7 nm技術方面取得的進展,該公司研發的第一款商業化芯片產品將于今年晚些時候在基于Powe10的IBM Power Systems中首次亮相。

事實上,IBM早就將芯片制造部分交出去了,其更多擁有的是無晶圓業務部門,只負責上游芯片設計、研究之類的,所以突然發布了新的芯片技術,外界疑問大過肯定。

anandtech指,IBM是全球領先的未來半導體技術研究中心之一,盡管沒有自己的芯片代工產品,但IBM與其他制造商合作為自己的制造設施開發IP,這是其一直保留芯片研發部門的原因之一。

需要指出的是,IBM在數據中心方面一直投入了大量資金與精力,并取得了一些效果。

所以,2nm芯片的算力提升對于IBM來說至關重要,也是其在行業提升的重要助力。

今年4月,IBM發布2021財年第一季度財報。報告顯示,IBM第一季度營收為177.30億美元,比去年同期的175.71億美元增長1%;凈利潤為9.55億美元,同比下降19%。但該公司云及認知軟件部門,營收同比增長4%。

IBM表示,距離將上述技術投入量產還需花費數年時間,接下來,該公司計劃繼續研究與開發用于消費電子產品的2nm芯片技術。


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