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。

确实， 中科院在2纳米芯片工艺的承载材料上获得了突破，这个得到突破的东西叫垂直纳米环栅晶体管，是未来2纳米工艺上所有获选材料的一种。但这一突破是不是最终会成为最后2纳米工艺中的一部分，就不好说了。理由解释如下：

芯片生产是出了名的环节众多，并且是一环套一环。由于现在生产芯片的尺寸已经延展到纳米级，任何一个极其细微的差错就会导致整个生产的前功尽弃。 至此，在现代尖端芯片的生产中，就没有什么关键不关键之分，所有环节全是关键！而且这些所有的环节必须精密地配合在一起，才能生产出符合标准的芯片。

比如，以圆晶清洁系统为例，虽然有多个品牌的清洁系统都适用于某个尺寸的工艺，比如28纳米芯片。但这些情节系统却并不通用。哪怕是仅仅更换另一个品牌的清洁系统，甚至就是生产的芯片类型发生了变化，可能所有的工序都要调整。但这一调整，又可能会引起其他材料工具的工作异常，需要很长时间才能让生产恢复正常，甚至很可能调整到最后却发现根本无法将生产效率恢复正常，也就是没办法更换清洁系统了。

在未来2纳米芯片工艺上也是如此，现在获得突破的这个承载材料确实可以称得上是一次突破，但是不是将来的2纳米芯片工艺中会使用这个承载材料，却要看整个2纳米芯片工艺的环环相扣中有没有它的位置了。

当然，现在说这个还太远。 不管怎么说，这个材料可以当作储备知识先存起来，即便将来2纳米芯片工艺没用上它，指不定将来在什么东西的研发中就会用上呢？科学的发现总是有用的，现在看着用处不大的东西，将来说不定就是挑大梁的东西。

是真的，中科院研发的叫做叠层垂直纳米环栅晶体管，可以用于2纳米以下工艺。不过，这只是一种晶体管结构，距离实际应用还有很长的距离。

我们知道，半导体芯片发挥作用的就是晶体管。芯片的的技术水平，一般也要看每平方毫米多少晶体管。例如，Intel的芯片，10纳米技术节点，晶体管密度达到了1亿个晶体管，基本与三星的7纳米工艺相当，比台积电的7纳米芯片还要高一点。

晶体管也是多种多样的，以适应不同的无需求。每一种结构，各有特点，对芯片性能影响很大。例如，Intel的芯片广泛使用的FinFET工艺，采用的是鳍式晶体管，这个技术已经被广泛应用，在22、16、12、7等工艺节点上应用广泛。各大厂商基本都用这个设计，我国中芯国际，在14纳米工艺上开始使用这一技术。

但是，半导体发展到5nm、3nm节点，原有的鳍式晶体管已经不能满足需求了，就需要研发新型晶体管，来代替以前的设计方案。这些设计方案中，最有希望的GAA环绕栅极晶体管。据说，三星公司就计划在3纳米技术节点使用GAA环绕栅极晶体管。而第一家使用鳍式晶体管的企业Intel在5纳米就转向GAA技术。而台积电，也要在3纳米或者2纳米节点转向GAA技术。

具体到中国，就遇到麻烦了，美国已经严令GAA环绕栅极晶体管技术不得向中国提供。那么，中国势必要研发自己的技术应对。基本来说，中国是两条腿走路，一方面，自己研发GAA 技术，我国的复旦大学就已经进行了验证，已经可以发展出自己的技术。另一方面，研发自己的新型晶体管结构，这就是中科院研发的新型垂直纳米环栅晶体管，它被视为2nm及以下工艺的主要技术候选。

技术储备有了，但是实现技术也是个难题，中国目前没有极紫外光刻机，哪怕技术有了储备，也要等制造设备到位，这是个漫长的过程。

中科院攻克2nm芯片关键技术这件事是真的。

不过不用过于高兴，因为该技术只是制造芯片众多环节中的一个关键技术，严格来说它属于芯片设计的范畴。不是说攻克了该关键技术很快就能制造出2nm芯片。相反，我国离制造出2nm芯片还很遥远，还有很多难关要攻克，比如制造2nm芯片所需的光刻机丶光刻胶丶离子注入设备等等。

中科院攻克的2nm芯片关键技术是指成功研发出了新型垂直纳米珊晶体管。这种新型晶体管被视为2nm及以下工艺的主要技术候选。该技术比之前三星宣布的3nm工艺需要采用的GAA环绕珊极晶体管性能更强，功耗更低。

该技术的诞生说明我国的芯片设计能力己处于世界前列，跟世界顶尖国家基本上属于同一个水平。

哎！看到标题很兴奋，详细了解后，难免还是有些失望！该技术就象你得到了宫庭秘传胡辣汤中那几片牛肉的做法秘诀，但是，汤中放什么料以及配比的秘方还没有，做胡辣汤的锅丶碗丶勺丶瓢丶盆也没有，只能吧哒吧哒嘴，把快流出的口水咽了。

不过，随着国家的大力支持，一个个象这样的技术被攻克，我们总是离制造出高制程的芯片更近一步。

宫庭秘制胡辣汤早晚会喝上的！

何止两纳米，我们宣称都攻克0.1纳米了。问题是你相信吗？靠吹嘘是没用的。目前国际上真正大规模制作出来的最先进芯片，只有5纳米。比如华为mate40和苹果12用的芯片。

攻克的是设计环节，而非制造环节。

生产2nm芯片关键要看光刻机的先进程度，科研芯片和生辛芯片是两回事，就目前而言，我国还没有研究生产2nm芯片的光刻机，芯片越小，对光刻机的 科技 含量越高，光刻机属于世界高 科技 设备，据悉我国目前只有生产22nm芯片的光刻机，相信我国这次以国家科研院牵头，以举国之力，聚集全国科学家攻关，相信在不远的时间，我国一定会攻克生产小nm芯片光刻机的，祖国加油！

你说的是台湾省的中科院吧？

这个2nm指的不是生产工艺，而是指晶体管。目前各大厂商使用的都是FinFET鳍式晶体管，由于传统的硅基芯片受到摩尔定律的限制即将步入物理极限，所以科学家一直在寻找一种新型的晶体管材料或结构。这次中科院微电子研究所朱慧珑研究团队，提出并实现了世界上首个具有自对准栅极的叠层垂直纳米环栅晶体管，这种晶体管可用于2nm的生产工艺。不过现在我们国家最大的短板是在芯片制造环节，主要是卡在了光刻机上。在高端光刻机领域荷兰阿斯麦一家独大，老美出于打压中国的目的，是不可能允许其出售EUV给我们的。至于说攻克光刻机技术，应该是难度很大，至少短期内恐怕是不可能。希望我国科学家再接再厉吧，争取早日攻克包括光刻机在内的一系列“卡脖子”技术。

我的国目前还没这水平啊，7n这个样子，最瓶颈的就是光刻机机设备，还有很长的路哦！………[酷拽][酷拽][酷拽]

攻克2nm芯片关键技术，并非能流片或产出2nm芯片。2nm芯片的关键技术也并非只有光刻机，或许它就是光刻机中的某个技术。总之，路是一步步走出来的，只有将所有关键技术逐一攻克后，我们才能在芯片制造上迈出一大步，这就是集腋成裘。

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