全球首个2nm芯片诞生 仍面临一个大难题

　　 5月6日，IBM发布世界上首个2nm芯片。该公司表示， 2nm架构芯片可以在与现有的7nm相同的性能下，少消耗75%的电力，搭载该芯片的手机可能四天才需要充一次电；同时，它也能在与现有的7nm相同的能耗下，增加45%的性能。比起当前最尖端的5nm芯片，2nm芯片的体积更小、速度更快。

　　IBM曾是一家主要的芯片制造商，现已将其大量芯片生产外包给三星电子。但在纽约州奥尔巴尼（Albany）仍保留着一个芯片制造研发中心，IBM制造的世界首个2nm芯片正出自此研发中心。该中心负责对芯片进行试运行，并与三星和英特尔签署了联合技术开发协议，以使用IBM的芯片制造技术。

　　然而，即使手握2nm芯片制造技术这款“必杀技”，IBM也未必能甩开台积电等竞争对手一个身位，未来还要看这款新品的量产能力。

　　3D时代 芯片尺寸并非评判性能强弱的唯一标准

　　2D封装时代，尺寸是芯片先进程度的有效衡量标准。然而，随着FinFET等3D晶体管的问世，单位面积上能承载多少晶体管变得更有意义。

　　AnandTech的专栏作家Ian Cutress在5月6日发布评论文章称，IBM宣称自己打造了世界首个2nm制程的芯片，大幅推进了当前芯片生产技术。不过目前所谓的几nm早已因为芯片由2D平面转向3D发展，过去比较零组件最小尺寸的意义已失去，更多只是一种“换代”的概念，比较有意义的比较基准或许是单位面积的晶体管数目。

　　IBM的2nm制程号称在150平方毫米的面积中容纳500亿个晶体管，平均每平方毫米是3.3亿个，目前暂无同级别芯片可与之比较。

　　台积电和三星的7nm制程大约在每平方毫米是9000万个晶体管左右，三星的5LPE为1.3亿个晶体管，而台积电的5nm则是1.7亿个晶体管。

　　IBM、台积电 、英特尔、三星不同尺寸芯片晶体管单位密度比较

　　试制成功和能否量产是两码事

　　IBM 2015年就宣布试制7nm制程成功，但一直到去年八月才有第一个商用化产品Power10芯片出现。

　　因此，Ian Cutress称，IBM的宣示意味是比较浓厚，何时能有产品推出又是另一回事了。

　　而IBM早在2014年退出代工业务，将其IBM Microelectronics部门出售给格芯，其2nm芯片代工业务或将委托给AMD、三星、格芯、英特尔。

　　另外，从Power路线图来看，IBM目前最先进的Power10芯片为7nm制程，考虑到IBM的Power和z服务器业务的保守性（正在对处理器进行三年更新），在设计中的Power11和正在白板中的Power12在有5nm和3nm节点可以使用时，似乎并没有必要运用2nm技术。

　　此前IBM半导体研发核心人员Mukesh Khare也预计，更新一代的Power11应该在2023年左右出现，采用成熟的5nm工艺。

　　值得注意的是，竞争对手正紧追不舍。目前能够量产的制程技术中，台积电5nm工艺拔得头筹，用在苹果的M1、A14芯片及华为的Kirin 9000上，次之为三星的5LPE工艺，用在高通骁龙888芯片上。

　　各家对先进制程的探索仍在继续。台积电的4nm与3nm芯片预计明年量产，2nm芯片也已经取得了关键性的突破，进度紧跟IBM。而Intel的7nm制程芯片预计2023年投产。