美国又一芯片巨头“沦落”：IBM也开始寻找亚洲芯片代工厂

很多人可能知道IBM是全球最大的IT服务商，但鲜有人知，在半导体制造领域，IBM也曾是领跑者。

1988年，IBM搭建了全球第一条200mm晶圆生产线。随后在2002年，IBM又建成了全球最先进的300mm生产线。数据显示，2003年，IBM的晶圆代工业务凭借6.3%的市场份额曾挤进世界前三强，仅次于台积电和联电，IBM在半导体领域一时风光无两。然而， 时过境迁，美国担心的事情正在发生——IBM也开始在芯片生产环节寻求亚洲厂商代工，至此连同AMD和英特尔在内的美国三大芯片巨头都开始依赖亚洲芯片代工厂。

据外媒报道，当地时间8月17日， IBM发布了一款用于新型数据中心的处理器芯片——Power10 ，这款芯片由三星电子生产，采用7nm EUV（极紫外光刻）工艺，其性能将是上一代的3倍。据悉，Power系列是IBM面向企业级用户推出的高性能处理器芯片， 最早由IBM自己生产，然后交给格芯负责代工，后者是一家位于美国的半导体晶圆代工厂商，也是世界第三大晶圆代工厂，现在再交给三星电子。

开头提到，既然IBM拥有半导体制造部门， 曾在半导体制造领域占据一席之地，那么为何今天会依赖外部市场代工呢？IBM是如何走到这一步？

当初，IBM建立晶圆工厂的目的是为自家产品提供生产服务，帮市场代工不是主要考虑。但是， 由于英特尔的强势竞争，IBM的处理器产品在市场逐渐边缘化，导致IBM销售的处理器数量很难填补工厂的庞大产能 ，这意味着制造均摊的成本大幅增加。半导体制造是个需要时刻保持更新的行业， 生产工艺每数年升级一次，动辄耗资数十亿美元，如果没有大量出货，那么很难负担制造成本。

随着制造成本增加，IBM逐渐减少对半导体制造部门的投资。根据Gartner市调公司的调查数据显示， 2004年，IBM公司在半导体制造领域以10亿美元的资本支出位列全球第11位；到2010年，这一排名已跌出20名开外。

同时，研发和生产投资跟不上使IBM的生产工艺落后市场，产品竞争力不足。 2010年，POWER处理器第7代所用的生产工艺是45nm，同时期最先进的已跨入32nm工艺时代。 由于达不到经济规模效应，芯片制造部门成为IBM的"包袱"。 2013年，半导体制造部门占IBM营收为1.4%，但该部门每年亏损最多达到15亿美元。

IBM只能选择将该业务剥离出去，来改善IBM的盈利能力。 2014年10月，IBM宣布将旗下全球半导体制造业务出售给格芯，把业务重点放在核心的芯片设计和系统创新上。

除IBM外，AMD和英特尔也选择将高端芯片业务交由亚洲厂商代工。2018年8月，由于格芯制程工艺落后，其最大客户AMD宣布采用7nm制程工艺的处理器和芯片，全部交由台积电代工；2019年，英特尔将部分14nm订单外包给三星生产； 2020年7月，英特尔与台积电达成协议，从2021年采用台积电的6nm制程工艺量产处理器或显卡。这三大美国半导体供应商都有一个相同的特征——曾经或现在居于全球最大半导体芯片制造商队列。

在这样的背景下，美国越来越担心半导体制造业务过分依赖外部市场，可能存在风险 ，尤其是疫情冲击全球供应链，更加剧这种担忧。最近，美国就计划重振本土半导体行业，在6月提出相关法案斥资370亿美元（约合2600亿元人民币）用于扩大本土研究和制造业务。 那么，为什么美国会在半导体制造领域"式微"、对亚洲的代工厂越来越依赖呢？

美国是半导体芯片的发源地，在经历了成熟的发展阶段后， 美国芯片企业认为半导体制造业务投入成本高昂、技术开发周期快，于是考虑将重心放在芯片设计这个高附加值的环节。 1990年代，美国涌现了一批优秀的Fabless企业，即只负责芯片的电路设计与销售的企业。

随着后来经济全球化进程加快、国际分工理念广泛得到认同，美国一些IDM（集芯片设计、制造、封装和测试等多个环节于一身的运营模式）企业逐渐将芯片制造部门剥离出去， 转型成为Fabless企业，就如今天文章的主人公IBM类似，这推动了美国芯片制造业务大量向亚洲区域转移。

上文提到过，半导体制造部门具有很高的资金和技术壁垒，需要持续研发更优的生产工艺和投入巨资改良生产线，这种行业特点容易造成强者愈强的局面。 亚洲地区的半导体企业专注晶圆代工环节，并紧贴市场需求变化，这意味着它们的生产线迭代速度能够保持行业最快。 伴随着时间的推进，亚洲地区逐渐发展出最成熟的半导体制造业务，并涌现了一批高端代工企业，如台积电、联电、中芯国际等。

此消彼长，不进则退， 随着亚洲的先进制程工艺水平不断提高，美国芯片制造与之的差距也在拉大，而且趋势是越来越难跟上 ，如今美国在全球芯片制造的占比也大幅下降。 英国《金融时报》指出，目前全球仅有12%的芯片在美国制造。

不难看到，虽然美国还是全球半导体行业的霸主，但在芯片制造领域已然面临巨大的挑战，随时还可能被甩到更后，也因此当前美国正出台各种扶持本土芯片产业的政策，以试图扭转这种局面，而全球半导体芯片制造格局或有可能迎来新的变化。

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近期，IBM官宣了其正在研发的全球第一款2nm制程芯片，并简要对其进行了介绍，该芯片最终可用于未来的手机、笔记本电脑以及其他一些终端设备。

IBM的2nm芯片相比现在的7nm芯片，设计更为紧凑，采用IBM自研的新技术可以容纳更多的晶体管，这也意味着IBM的芯片具有更高的潜在性能以及可提升设备的电池续航。IBM对此表示，2nm芯片“预计将比当今最先进的7nm芯片有45％的性能提升，能耗或可降低75％”。

另根据公布的照片显示，该2nm芯片可能采用三层GAA设计。

据消息称，IBM首款2nm芯片每平方毫米（MTr/mm² ）具有约3.33亿个晶体管。相比之下，台积电最先进的5nm芯片制造，每平方毫米（MTr/mm²）约为1.73亿个晶体管，而三星的5nm芯片则约为127 MTr/mm²。

不过，IBM的2nm芯片看起来性能提升不错，但目前很大程度上还只是理论证实，正真要制造2nm工艺的芯片仍可能需要数年时间。

目前，台积电和三星仅能量产5nm芯片，而英特尔还在7nm工艺上努力。根据现有技术，台积电计划今年底开工投产4nm工艺芯片，大批量生产将于2022年实现；3nm工艺预计要到2022年下半年投产，而2nm芯片目前仍处于早期的开发阶段。而这只是假设这些代工厂商不会出现意外的延期。

因此，2nm芯片真正要问世还得要一段时间。 据悉，该芯片由IBM的奥尔巴尼研究机构设计。

Lscssh 科技 官观点： 可能有些人对IBM研发芯片会觉得奇怪。其实，IBM是全球领先的半导体技术研究中心之一，也与其他制造商合作为自己设计的芯片进行代工生产，比如和格罗方德、三星均有合作关系。

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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。

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