超車競爭對手? IBM全球首發2nm晶片製程

作者 : 胡安,EDN China

IBM似乎趕在競爭對手之前取得了2nm的突破。去年秋天,Apple的M1和A14與華為的Kirin 9000並駕齊驅,成為第一批基於台積電5nm製程的處理器。同樣採用5nm技術的還有高通的Snapdragon 888,採用三星5nm技術製程…

目前量產的最先進製程是5nm技術晶片(如Apple M1處理),而5nm之後的下一個技術節點為3nm。但近日IBM宣佈創造了世界上第一個2nm晶片製程,聲稱這是全球首創,並指稱這項新技術將推動性能和能源效率的大飛躍。

根據IBM發佈的新聞顯示,新的2nm製程能夠在指甲大小的晶片上安裝500億個電晶體,而5nm節點上的電晶體只有300億個。

IBM的2nm新技術首度採用底部電介質絕緣(Bottom Dielectric Isolation)以實現12nm閘極長度;第2代內部空間層(Inner Spacer)乾式製程以實現精確閘控;超紫外光微影(EUV)圖形化,以生產15nm-70nm的可變奈米片;以及為SoC與HPC運用導入新的多臨界電壓(Multi-Vt)方案。

據AnandTech稱,IBM的新型2nm晶片每平方毫米(MTr/mm2)具有約3.33億個電晶體。相比之下,台積電(TSMC)最先進的晶片採用其5nm製程製造,每平方毫米(MTr/mm2)約有1.73億個電晶體,而三星的5nm晶片則約為127 (MTr/mm2)。

相較於7nm晶片,2nm晶片技術性能預計將提高45%,能耗降低75%。

不同製程技術的電晶體密度峰值比較(來源:AnandTech.com)。

競爭對手在幹嘛?

IBM似乎在競爭對手之前取得了2nm的突破。蘋果(Apple)的M1和A14去年秋天與華為(Huawei)的麒麟9000 (Kirin 9000)並駕齊驅,成為第一批基於台積電5nm製程的處理器。同樣採用5nm技術的還有高通(Qualcomm)的Snapdragon 888,採用三星(Samsung)的5nm技術製造。

但其他製造商,例如AMD還在使用台積電的7nm晶片。而英特爾(Intel)目前正使用10nm和14nm晶片,且不太可能在2023年之前發佈7nm處理器。

2nm晶片為消費電子帶來改變

性能上的提升不言而喻,續航力的改變也更直觀,使用2nm晶片的行動裝置,其電池壽命可能是使用7nm晶片裝置的4倍,手機4天一充可能成真。

IBM聲稱,2nm技術將有利於資料中心的能源效率、太空探索、人工智慧(AI)、5G和6G以及量子運算。

聯手合作夥伴量產2nm晶片

IBM曾經是最重要的晶片製造商之一,現在將其大量晶片生產外包給三星電子,但在紐約州Albany依然維持著晶片製造研究中心,該中心主要生產測試用晶片,並與三星和英特爾等簽訂了聯合技術開發協定,以允許他們使用IBM的晶片製造技術。

IBM位於Albany的晶片製造研究中心

IBM混合雲研究副總裁Mukesh Khare說,2nm技術本身包含幾項提高電晶體密度的晶片技術改進。Khare說,IBM自己不會製造2nm晶片。相反地,該公司計畫與包括三星在內的合作夥伴合作生產處理器。

不過,發佈2nm製程技術和實現2nm晶片量產是不同的,所以普通消費者要用上2nm處理器的裝置,可能還需要幾年。

本文原刊登於EDN China網站

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