全球第一颗2nm芯片诞生，刷新半导体芯片极限，IBM不愧是你

随着芯片精密程度越来越高，全球在芯片制程方面的进步速度越来越慢，很多人在怀疑，是不是人类在芯片研发上已经遇到瓶颈了呢？ 直到前几日 IBM宣布研制出了2nm的芯片 ，解开了人们的迷惑， 或许芯片的技术更新有一天会陷入停滞，但至少不是现在 ，在这一领域人类还有很大的进步空间。

虽然是全球最强的计算机企业，但事实上IBM早就出售了自己的芯片研发部门，退出了芯片市场的争夺。因此， IBM早就没有了独立研发2nm芯片的实力 。

那IBM 是怎么完成这一壮举的呢？

事实上， IBM虽然退出了芯片市场，但是对于芯片技术的研究却一直没有停止过 ，多年来IBM在芯片研发方面累积了很深的技术底蕴。不过 单凭IBM的一己之力是远远没有办法完成这一壮举的 ，于是IBM找来了AMD、三星、ASML以及之前被自己出售的GlobalFoundries， 在这些企业的通力合作下，IBM最终制造出了这一颗2nm的芯片。

IBM的成功更证明了老美的技术封锁是多么的可笑 ，在芯片领域许多企业都有各自的优势，如果能够将大家的优势集中在一起，人类将在芯片领域取得更大的成就。 而老美为了抢夺霸主地位，不惜牺牲全球的芯片事业，将这个市场割裂，这种行为是在阻碍全球芯片行业的发展，老美会演变成 历史 的罪人。

所谓2nm制程就是将芯片内部的电路直径缩小到2nm，这对于 科技 实力的要求非常高。 目前，全球范围内制造芯片所采取的技术以光刻为主，想要 将线路缩小至2nm就必须将轰击晶圆靶材的光束精度控制在2nm ，而要实现这一技术需要极强的技术实力。 目前，全球范围内还没有2nm的光刻机 ，所以想要制造出2nm芯片，只有通过5nm光刻机多次进行刻蚀，不断提高精度才能够完成。

由于技术复杂程度较高，对于精密度的要求较高，所以每一步的刻蚀都有很大概率失败。因此， 以目前的技术制造出2nm芯片非常不容易，但最终凭借着毅力IBM最终还是制造出了2nm芯片，这是一项令世人震惊的成就 。但是令人遗憾的是，由于技术方面限制， 目前我们还没有办法对2nm芯片进行量产，所以暂时我们还不能在市面上看到2nm芯片的产品出现。

但是 2nm芯片的问世对于我们来说，同样是意义非凡 。它 不仅证明了人类在芯片领域还有进步的空间 ，同时也 向我们展示了2nm芯片的强大实力 。如此一来， 人类在芯片技术领域的 探索 将更有斗志。

首先， 提高了线路的精密度 就意味着，同等大小的芯片上我们可以塞入更多的晶圆体，这也是目前人类提高芯片性能的主要方式。而2nm芯片的制造工艺，足以让我们在指甲盖大小的芯片中塞入500亿个晶圆体。也正是凭借这一工艺，使得2nm芯片相较于7nm芯片性能上提高了45%， 这种芯片不仅能应用在手机上，应用在航空、航天、军事领域都能够帮助国家迅速提升 科技 实力 。

更加令人兴奋的是，这一次IBM还采用了一种底部电介质隔离方案，这种制造工艺能够减少芯片内部线路电流泄露的问题，这一工艺能够帮助2nm芯片降低运行功耗和发热问题。目前，随着芯片制程越来越紧密，芯片的功耗问题越来越严重，其中骁龙888最为典型。造成这一现象比较重要的原因就是芯片的线路的电流泄漏问题，但由于线路过于紧密，所以这问题解决起来比较麻烦。

而这一次， IBM给大家提供了一种新的解决思路，未来芯片企业在解决这一问题时可以参考这种方式 。2nm给我们带来了很大的惊喜，让我们有动力去追求更先进的芯片技术，这一点是值得高兴的。

从IBM身上，我们看到了人类在芯片领域的进步空间。 但是，对于中国的芯片产业来说， IBM的进步会给中国造成更大的压力，因为它意味着中国与国外在芯片领域方面的技术劣势被再一次拉大 。如果中国不想在芯片领域输得更惨， 我们就必须加快前进的脚步，只有这样中国才能够赶得上老美的步伐 ，所以中国已经没有了放松警惕的可能， 我们必须不停地奔跑，不停地奋进，让自己不要落后太多。

全球第一颗2nm芯片诞生，刷新半导体芯片极限，IBM不愧是你

IBM推出全球首颗2nm芯片，性能提升功耗下降，巨头不愧是巨头

摩尔定律是英特尔创始人之一戈登·摩尔的经验之谈，其核认为集成电路上可以容纳的晶体管数目在大约每经过18个月便会增加一倍。换言之，处理器的性能每隔两年就会翻一倍。

但随着工艺制程与集成度的不断提升，晶体管尺寸渐近物理极限，继续依赖缩小工艺制程获取性能和经济效益提升已困难重重。与此同时，人工智能、大数据、5G等领域的计算需求在海量增长，如何突破摩尔定律，满足算力经济时代的已经成为一项新挑战。

2nm芯片真的来了？

近日，IBM发布了一个名为《YYDS！IBM发布全球首个2nm芯片》的视频。在视频中，IBM对2nm技术进行了全面介绍，并展示了全球首个2nm芯片。不愧是“蓝色巨人”，其它芯片代工厂还在攻克3nm，IBM在2nm工艺已经有突破了。

台积电的5nm芯片每平方毫米约有1.73亿个晶体管，三星的5nm芯片每平方毫米约有1.27亿个晶体管。这样对比来看，IBM 2nm晶体管密度达到了台积电5nm的2倍。而Intel的7nm晶体管密度超越了台积电5nm，也超过了三星的7nm，因此有业内人士表示IBM 2nm芯片在规格上强于台积电的3nm。而每平方毫米有大约3.33亿个晶体管的IBM新型2nm芯片，可不是好生产的。IBM表示，该芯片最小元件比我们的DNA单链还迷你。

增加每个芯片上的晶体管数量可以让芯片变得更小、更快、更可靠、更高效。2 纳米设计展示了利用 IBM 研发的纳米片技术是对半导体进行高级扩展的能力。这种架构为业界首创。在宣布 5 纳米设计研发成功之后，IBM 仅用了不到四年时间就再次实现技术突破。这项突破性技术问世后，一个指甲大小的 2 纳米芯片就能容纳多达 500 亿个晶体管。

今年5月份，IBM官宣了这一芯片工艺的突破，彼时就引起了业内的广泛关注。这次IBM发布了2nm芯片的宣传视频，或许证明了其已经加快了这方面的技术进程。IBM研发的新型2nm芯片技术可推动半导体行业的发展，满足不断增长的需求。与目前先进的7nm节点芯片相比，2nm的性能提升了45%，能耗更是降低了75%。

从IBM 的介绍中可以知道，这款先进的 2 纳米芯片的应用前景包括：

对于整个半导体产业来说，2nm的亮相具有非常重要的意义。虽然目前IBM的2nm只是停留在实验室的未来 科技 ，真正投入量产还需要再等待几年，但是通过对2nm工艺芯片在标准300毫米硅晶圆上蚀刻真实芯片的过程，证明了摩尔定律的延续性。此外，IBM在视频中还提前介绍了2nm芯片所具有的的诸多特性，以及生产细节，对产业链企业都将有不小的帮助。

这么强悍的芯片来袭，就涉及到生产了。如今的IBM没有了自己的代工厂。当下可以量产的芯片工艺节点已经来到4nm，占据工艺优势的可能还是台积电，三星次之。目前来看，台积电和三星正在生产5nm芯片，英特尔则致力于7nm芯片技术。

按照投产进度来看，台积电目前计划在今年年底开工投产的4nm芯片工艺，大批量生产要等到2022年；3nm芯片技术投产进程预计更晚，要到2022年下半年；2nm芯片技术更是仍处于相对早期的开发阶段。

所以说，就目前情况来看，IBM这波宣传还是看看就好。按照代工厂们的工艺发展线路，真正的2nm可能要到2026年或以后才能投入量产。作为消费者，我们只需要慢慢期待那一天的到来。

5月6日，IBM透露了它研制的世界上第一个2nm制程工艺芯片，并简要介绍了该技术最终可能用于未来的智能手机、笔记本电脑和小型移动装备等。

根据IBM的说法，在消耗相同功率的情况下，2nm处理器性能可提高45％；或者与基于7nm制程工艺的芯片相比，能耗可降低75％。该芯片能效比的显著提升具有重要意义，IBM研发总监Dario Gil表示，新芯片可以有助于解决可持续性和气候变化问题，当前的数据中心已占到全球能源使用量的1％。

该芯片芯片每平方毫米（MTr/mm2）上集成有约3.33亿个晶体管，相当于指甲大小的芯片上可容纳500亿个晶体管。相比之下，台积电最先进的芯片采用5nm制程工艺制造，每平方毫米（MTr/mm2）约有1.73亿个晶体管，而三星的5nm芯片则约为127MTr/mm2（每平方毫米约有1.27亿个晶体管）。

IBM是在其纽约州奥尔巴尼的实验室研制出2nm测试芯片。IBM混合云副总裁Mukesh Khare表示，IBM在奥尔巴尼工厂生产的300mm硅晶圆上生产了2nm技术里程碑。

据IBM称，2nm处理器将能够加速在人工智能、边缘计算、独立计算系统以及其他领域的应用。IBM表示将在其IBM Power Systems和IBM Z以及其他系统中使用该技术。

台积电和三星目前正在生产5nm芯片，而英特尔仍在艰苦的努力达到7纳米制程工艺。台积电计划在今年年底开工早投产其4nm的芯片工艺，可能首先用于联发科的4nm新芯片大批量生产在2022年。台积电的3nm节点预计要到2022年下半年，而2nm技术芯片仍处于相对较早的开发阶段。

所有这些计划都是理想状态，前提是不会遇到拖延的情况。但是我们看看英特尔的窘境就知道了，英特尔在过去十年左右的时间里出现了太多的先进制程工艺制造问题，直到现在仍然没有达到7nm节点，还在苦苦挣扎。甚至有消息称英特尔也要找台积电代工了，英特尔的IDM（设计、制造、封装测试到销售全部自己一肩挑的半导体垂直整合型公司）看来很难走下去了，这反映出目前半导体先进制程工艺的巨大技术难度。

尽管这款芯片听起来让人振奋，但必须知道的是，IBM的2nm芯片在很大程度上只是概念证明和测试。而建立在2nm节点上的量产芯片可能还有至少数年之遥，IBM预计这种2nm技术芯片将在2024年底投入生产。

这对于解决目前全球性缺芯下的半导体市场的供应链和制造困境，没有太大意义。

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