IBM研发出2纳米芯片 手机有望四天一充电 量产尚不可行

5月6日，据CNN报道，美国国际商业机器公司（IBM）在周四宣布，已经研发出了一种2纳米芯片。报道称，这是迄今为止最小、功能最强大的微芯片。如果该技术未来得到应用，现在普遍一天一充电的手机可望四天一充。不过目前这种2纳米芯片不会很快进入量产，因为IBM没有制造芯片的能力，而目前台积电和三星也无法立刻实现跨越，从5纳米芯片生产中进阶到2纳米芯片。

【IBM研发出2纳米芯片 手机有望四天一充电 量产尚不可行】
迄今为止最小、功能最强大的微芯片。如果该技术未来得到应用，现在普遍一天一充电的手机可望四天一充。不过目前这种2纳米芯片不会很快进入量产，因为IBM没有制造芯片的能力，而目前台积电和三星也无法立刻实现跨越https://t.co/3jeCgrxF0O pic.twitter.com/3uDC3u4x9O

— TimedNews.com （@TimednewsC） May 7, 2021

据悉，当前大多数计算机使用的芯片都采用了10纳米或7纳米工艺技术，有些制造商能够生产5纳米芯片。数字越小表示处理器尺寸更小，更先进。IBM的新芯片采用了2纳米工艺技术，对于从智能手机、家用电器到超级计算机和运输设备等各种设备所用的芯片原件而言，这代表着一个巨大飞跃。

2纳米设计展示了使用IBM的纳米片技术对半导体进行高级缩放的能力，其架构是业界首创的。IBM从里程碑意义的5纳米设计到2纳米涉及只用了不到4年的时间。

芯片上更多的晶体管也意味着处理器设计人员拥有更多选择，可以注入核心级创新来提高AI和云计算等前沿工作负载的功能，以及硬件强制安全性和加密的新途径。IBM已经在最新一代的IBM硬件中实现了其他创新的核心级增强功能，例如IBM POWER10和IBM z15。

IBM研究部主任达里奥·吉尔（Dario Gil）在接受采访时表示：“最终能让所有人都受益的技术或技术突破并不多，但这就是其中之一。”

提高芯片性能的方法是增加晶体管的数量，这是处理数据的核心单元，同时避免增加芯片的整体尺寸大小。IBM混合云研究副总裁穆凯什·卡雷（Mukesh Khare）介绍称，这种新型2纳米芯片大约只有指甲盖般大小，却包含500亿个晶体管，每个晶体管的大小相当于两条DNA链。

拥有更多的晶体管还可以使更多与人工智能和加密等相关的创新技术被直接添加到芯片上。吉尔说：“当我们体验到手机变得更好，汽车变得更好，计算机变得更好时，这是因为晶体管变得更好了，并且我们的芯片中有更多可用的晶体管。”

与目前最先进的7纳米芯片相比，新芯片的性能预计将提高45%，能耗约降低75%。在使用2纳米芯片的情况下，手机电池的使用寿命可以延长4倍，笔记本电脑的运行速度可以显著提高。因为依赖于更节能的芯片，数据中心的碳排放可以大幅减少。

这种2纳米芯片预计将在2024年末或2025年开始生产，但那不足以缓解目前全球芯片短缺的局面。

在IBM宣布这一消息之际，由于美国在全球半导体行业的地位多年下滑，拜登的政府正在考虑投资500亿美元，以发展美国国内芯片的研究、开发和制造。

量产尚不可行

另外，据中国科技媒体36氪报道，虽然IBM推出了最新的技术，但这并不意味着2纳米芯片将实现量产。一个工艺从实验室出来，到大规模量产，过程中需要芯片代工厂不断提升晶圆良率。晶圆良率，指完成所有工艺步骤后，测试合格的芯片的数量与整片晶圆上的有效芯片的比值。因此，晶圆良率决定了芯片的工艺成本。

要是一个工艺的晶圆良率上不去，量产可能反而会导致芯片亏损。而目前，IBM的2nm芯片还停留在实验室阶段，只是制造出来而已。除此之外，也还需要考虑光刻机等工具的进展。

比较有意思的是，IBM现在是没有大规模量产芯片的能力的，更可能将这项工艺交给三星等芯片制造商代工（目前已与英特尔和三星签署联合开发协议）。

IBM虽然曾经也是芯片制造商之一，却在2014年将自己的晶圆厂出售给了格罗方德（据说IBM还向格罗方德交了15亿美元，才把晶圆厂塞给它）。

目前几家芯片厂商的进展，从量产情况来看，台积电和三星均已实现了5nm量产。而从制造工艺来看，IBM直接实现了2nm的飞跃，台积电目前研发出3nm制程，预计今明两年实现量产。三星目前也在研发3nm制程的芯片。至于英特尔，则还在7nm芯片上挣扎，量产预计要等到2023年。

对于IBM的这次突破，市场分析公司IDC的研究主管Peter Rudden表示：这可以被看成是一个突破，毕竟对于某些厂商来说，7nm就已经是个巨大的挑战了。同时，这也向IT行业传递了一个信号，即IBM仍然是一家硬件厂商巨头。