转载：本文来自微信公众号“量子位”（ID:QbitAI），作者：萧箫，转载经授权发布。
首个2nm制程芯片，竟然是IBM先发布嘅。
没错，唔系已经研究出3nm技术嘅台积电，也唔系已经量产5nm芯片嘅三星，而是IBM。
据IBM官方表示，呢种技术能喺指甲盖大小（150mm²）嘅芯片上安装500亿个晶体管。
相比于7nm芯片，呢种技术预计将提升45%嘅性能、并降低75%嘅能耗。
唔过，呢并唔意味住IBM就具备量产2nm芯片嘅能力，因为这项技术系喺佢位于纽约州奥尔巴尼（Albany）嘅芯片制造研究中心做出来嘅，但量产还涉及好多第啲技术。
由于IBM自己没有10nm制程以下嘅晶圆厂，因此要想呢个2nm工艺实现量产，可能仲系要要找第啲晶圆厂代工。
咁睇来，距离我哋真正用上2nm芯片，可能仲系要要几年嘅时间。
那么，2nm芯片到底点样做出来嘅？
IBM嘅2nm，乜嘢技术？
之前，业界普遍采用FinFET（鳍式场效应晶体管）结构，但喺5nm节点后，呢种结构难以满足晶体管所需嘅静电控制，出现严重嘅漏电现象。
三星率先采用名为GAA（gate-all-around，环绕式栅极）嘅晶体管技术，对3nm制程芯片进行研发，IBM嘅2nm制程所采用嘅技术，也同样是GAA。
其度，GAA分为纳米线结构（下图左三）和纳米片结构（下图右一，MBCFET是三星商标）两种，呢次IBM采用嘅就是纳米片结构。
相比于纳米线结构，纳米片结构嘅长宽比较高，接触面积更大，但也更难控制片同片之间嘅刻蚀同薄膜生长。
从图中可见，IBM嘅2nm芯片度，纳米片共有三层，每片纳米片宽40nm，高5nm，间距44nm，栅极长度12nm。
嗯？？？
没错。这里IBM嘅2nm早已经唔指栅极长度（MOS管嘅最小沟道长度），而是等效成芯片上嘅晶体管节点密度。
密度越大，芯片嘅性能就越高。至于2nm，只系一个命名方式而已。
呢个芯片嘅密度达到333MTr/mm²，即每平方毫米容纳3.3亿个晶体管。
作为对比，台积电嘅5nm芯片密度为171.3MTr/mm²，三星嘅5nm芯片密度则为127MTr/mm²。
除此之外，IBM嘅2nm芯片，呢次还采用唔少第啲技术：
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底部电介质隔离（bottom dielectric isolation），用于减少漏电、降低功耗
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内层空间干燥处理（inner space dry process），用于精准门控
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EUV光刻技术，用于图案化薄膜或大部分晶片部件
对于呢次研究嘅突破，IBM混合云研究副总裁Mukesh Khare表示：
没乜嘢障碍是我哋唔可以突破嘅。随住技术成熟，仲要会有更多突破出现。相比于困难，我睇到嘅反而是创新嘅动力和前进嘅机会。
唔过，呢并唔意味住2nm芯片实现量产。
实验室做出来≠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唔断提升晶圆良率。
晶圆良率，指完成所有工艺步骤后，测试合格嘅芯片嘅数量同整片晶圆上嘅有效芯片嘅比值。
因此，晶圆良率决定芯片嘅工艺成本。
要系一个工艺嘅晶圆良率上唔去，量产可能反而会导致芯片亏损。
而目前，IBM嘅2nm芯片还停留喺实验室阶段，只是制造出来而已。
除此之外，也仲系要要考虑光刻机等工具嘅进展。
比较有意思嘅系，IBM而家是没有大规模量产芯片嘅能力嘅，更可能将这项工艺交畀三星等芯片制造商代工（目前已同英特尔和三星签署联合开发协议）。
IBM虽然曾经都系芯片制造商之一，却喺2014年将自己嘅晶圆厂出售畀格罗方德（据说IBM还向格罗方德交15亿美元，先将晶圆厂塞畀佢）。
那么，目前几家芯片厂商嘅进展具体点样呢？
从量产情况来睇，台积电和三星均已实现5nm量产。
而从制造工艺来睇，IBM直接实现2nm嘅飞跃，台积电目前研发出3nm制程，预计今明两年实现量产。
三星目前也喺研发3nm制程嘅芯片。至于英特尔，则仲喺度7nm芯片上挣扎，量产预计要等到2023年。
唔过，从图中都可以睇出，各厂商对于芯片嘅命名标准并唔一致。
对于IBM嘅呢次突破，市场分析公司IDC嘅研究主管Peter Rudden表示：
这可以被睇成系一个突破，毕竟对于某啲厂商嚟讲，7nm就已经是个巨大嘅挑战嘎啦。
同时，呢也向IT行业传递一个信号，即IBM仍然系一家硬件厂商巨头。
唔过，也有网友表示，呢并唔意味住IBM嘅进程就超过台积电：“关键喺于大规模量产，但係，IBM而家仲未有自己嘅晶圆厂。”
让我哋期待一波2nm制程芯片量产嘅消息。
参考链接：
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