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将500亿个晶体管集成到指甲大小嘅芯片上？蓝色巨人讲：我哋做到！呢排，IBM宣布佢哋嘅2纳米工艺技术，并称比目前主流嘅7纳米芯片快 45%，功耗减少 75%。但係，2纳米嘅说法却引发当下对工艺节点名称嘅新思考。
也许你都忘嘎啦，IBM曾系一家大牌嘅芯片制造商。
但佢今日畀我哋提个醒儿：全球第一个 2 纳米芯片制造技术，诞生喺纽约州奥尔巴尼嘅IBM研究院。
喺IBM研究院嘅阿尔巴尼工厂制造嘅2纳米晶圆
每十年都系考验摩尔定律极限嘅期限，以2021为开端嘅十年也唔例外。
随住极紫外（EUV）技术嘅到来，加上第啲更多嘅技术改进，晶体管尺寸得以减少。但目前睇来，呢项技术已经趋于瓶颈。
据IBM话，其新推出技术呢种架构可以平衡性能同能源效率——比目前主流嘅7纳米芯片快 45%，功耗减少 75%。
呢个消息，好似一个重磅炸弹，喺台积电、三星、英特尔盘踞太耐嘅芯片行业，让IBM狠狠地刷波存喺感。
但必须澄清嘅系，虽然该工艺节点被称为「2纳米」，呢个2nm跟传统谈论嘅线宽唔一样。
全球首个2纳米芯片制造技术，但2纳米嘅标签你搞清吗
喺过去，呢个尺寸曾经是芯片上二维特征尺寸嘅等效度量，如90纳米、65纳米和40纳米。
但係，随住FinFET和第啲3D晶体管设计嘅出现，而家嘅工艺节点名称系对「等效2D晶体管」设计嘅解释。一般用晶体管密度可以更准确嘅衡量，如同英特尔倡导嘅那样。
例如，英特尔嘅7纳米工艺将同台积电嘅5纳米工艺大致相同；台积电嘅5纳米工艺也甚至没有50%嘅改进（佢比7纳米工艺只提供15%嘅改进），所以称其为5纳米工艺本身就有啲牵强。根据IBM嘅说法，佢哋嘅「2纳米」技术比台积电嘅7纳米工艺有大约50%嘅改进，呢样以来——就算按照当今最宽松嘅标准，也顶多是3.5纳米技术。
但这唔代表IBM嘅新消息没有技术含量。
IBM表示，新芯片将喺「手指甲大小」嘅芯片中配备多达500亿个晶体管，呢令到IBM嘅晶体管密度为每平方毫米3.33亿个晶体管（MTr / mm 2）。
通过下表可以获得更好嘅比较：
唔同嘅代工厂有唔同嘅官方名话，有各种密度。值得注意嘅系，呢啲密度数字通常被列为峰值密度，用于晶体管库，其中芯片面积是峰值关注点，而唔系频率扩展–由于功率和热方面嘅考虑，通常处理器最快嘅部分嘅密度是呢啲数字嘅一半
关于向全方位门/纳米片晶体管嘅发展，虽然IBM没有明确表示，但图片显示，呢种新嘅2纳米处理器采用三层GAA设计。
IBM 2纳米硅制造工艺嘅剖面图：叠加式GAA（Stacked GAA ，其中GAA是「切入环绕式栅极技术」嘅简称)
之前，三星喺3纳米时引入GAA，而台积电则要等到2纳米。相比之下，英特尔将喺其5纳米工艺中引入某种形式嘅GAA。
该工艺包括每个鳍片中嘅三个门-周围（GAA）纳米片通道。极端紫外线（EUV）处理对于定义工艺中嘅小尺寸是必要嘅，但佢允许纳米片嘅宽度喺15纳米到70纳米之间。为呼应IBM早期喺绝缘体上嘅硅（SOI）工作，该工艺包括一个底部电介质隔离，以实现12纳米嘅门长。IBM已经开发一种内隔板干式工艺，以提供精确嘅栅极尺寸控制。该工艺支持多种阈值电压，用于SoC和高性能计算应用。这是首次喺工艺嘅FEOL部分使用EUV图案，使关键层嘅设计嘅所有阶段都可以使用EUV
据IBM话，呢项先进技术嘅潜喺好处可能包括：
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手机电池寿命翻两番，只要求用户每四天畀佢哋嘅设备充电一次。
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减少数据中心嘅碳足迹，呢啲中心占全球能源使用量嘅1%，即5.8亿兆焦耳。将佢哋所有嘅服务器改为基于2纳米嘅处理器，有可能大大减少呢一数字。
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大大加快笔记本电脑嘅功能，从快速处理应用程序，到更容易地协助语言翻译，到更快嘅互联网访问。
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有助于加快自动驾驶汽车等自主车辆嘅物体检测和反应时间。
另外，呢项技术将使数据中心嘅电源效率、太空探索、人工智能、5G和6G以及量子计算等领域受益。
全球芯片巨头进程概览，IBM有可能挑战台积电地位吗？
好汉唔复当年勇。蓝色巨人IBM早就无芯片巨头呢一形象嘎啦。
想当年美国存储器凭住Sematech联盟崛起，都系靠IBM慷慨捐赠嘅一条晶圆线。
的确，IBM现已将其大量芯片生产外包畀三星电子。喺纽约州奥尔巴尼（Albany）仍保留住一个芯片制造研究中心。该中心负责对芯片进行试运行，并同三星和英特尔签署联合技术开发协议，以使用IBM嘅芯片制造技术。
纽约州Albany附近有好多比较出名嘅大学和研究中心：例如GE嘅全球研发中心、IBM、和相关嘅几家晶圆厂
也就系喺这里，IBM闷声搞大事，加入本属于台积电和三星嘅争夺战。
上年秋天，苹果嘅M1和A14同华为嘅麒麟9000一齐到来，成为首批基于台积电5纳米技术节点工艺嘅处理器。
另一边，三星正喺度奋力追赶迟迟落后嘅五纳米制程。
第啲制造商，如AMD和高通，而家通常使用台积电嘅7纳米芯片（虽然高通嘅骁龙 888系喺三星嘅5纳米技术上制造嘅）。
而至于英特尔，呢间芯片巨头计划喺2025年和2027年分别完成3纳米和2纳米节点。喺2023年之前该公司唔系几可能发布7纳米处理器——佢目前正喺度使用10纳米和14纳米芯片。但是必须承认，英特尔嘅芯片喺相同嘅纳米数字上往往比竞争对手有更大嘅晶体管密度。
同样哋，台积电也喺研究2纳米工艺，其4纳米芯片工艺有望喺2021年底实现风险生产，3纳米处理器预计将喺2022年下半年推出，2纳米版本也于2019年开始研究，目前正喺度开发中。
但雄心归雄心，铠甲仲系好重要嘅。
先进纳米制程所必须嘅极紫光刻机EUV，ASML喺全球生产100台，其中70台都归台积电。
IBM这项2纳米芯片制造技术，仲系要要几年时间才能推向市场。而届时台积电嘅3纳米或早已称新王嘎啦。
芯片上更多嘅晶体管也意味住处理器设计人员拥有更多嘅选择。IBM已经喺最新一代嘅IBM硬件中实现第啲创新嘅核心级增强功能，例如IBM POWER10和IBM z15。
但更强大、更高效嘅CPU正奔赴而来，呢唔值得兴奋吗？
参考资料：
cantonese.live 足跡 粵字翻譯
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