原標題：IBM推出全球首個2納米芯片製造技術，產業前景如何？

記者 | 彭新

在下一代製程競爭中，IBM宣佈拔得頭籌，成功推出世界上第一組2納米芯片製程。

與目前的7納米制程相比，該技術預計可提升芯片45%的性能，並降低75%的能耗。這意味着，2納米芯片將成爲迄今爲止最小、功能最強大的芯片，其潛在優勢包括，將手機電池壽命延長近四倍，提升筆記本電腦的性能，並有助於加快自動駕駛汽車的物體檢測和反應時間。由於可以降低能耗，2納米芯片還可以減少數據中心的碳足跡。

一直以來，通過提高芯片製程來提升芯片性能，是半導體行業的技術迭代重點。其原理是在不改變芯片體積的情況下，增加晶體管的數量，而晶體管就是處理數據的核心。IBM稱介紹稱，一個指甲大小的2納米芯片就能容納多達500億個晶體管，每條晶體管的體積相等於兩條DNA鏈。

和目前主流FinFET架構不同，IBM 2納米芯片採用的是Nanosheet（納米片，又稱環繞式結構GAA）架構，每個晶體管都由三層水平堆棧的納米級硅片組成。

就此而言，IBM率先發表的2納米制程芯片及生產技術仍位居全球領先位置。對於可能會有的漏電問題，IBM表示可以克服。

在目前的先進製程競爭中，臺積電與三星都已經進入5納米制程階段，而接下來也將陸續推進4納米及3納米，以及2納米制程。英特爾則會從現有10納米制程推進7納米階段，其中因爲英特爾在製程規格定義上的晶體管密度較臺積電及三星的定義更高，因此英特爾的7納米制程約會介於臺積電的5納米至4納米之間，但目前至少要等到2023年纔會正式投產。

IBM以前也曾生產過芯片，但目前已把主要的芯片量產工作外包給三星電子，但有紐約州奧爾巴尼芯片製造研發中心用以試產，並與三星、英特爾簽訂聯合技術開發協議，兩家公司可以使用IBM的芯片製造技術。

目前，廣泛商用的是7納米以上製程芯片，最先進的則爲臺積電生產的5納米芯片，僅在iPhone12等高端機型中應用，市場預計下一步主要芯片製程將會是3納米。

如IBM所宣稱，對於一般消費者來說，新技術使芯片降低75%能耗，潛在優勢是可能將電池使用時間延長四倍，手機行業目前普遍的“一天一充”，有望實現“四天一充”，大幅提高用戶體驗。

“這可以說是一個突破，”市場分析公司IDC的研究總監Peter Rudden稱。“我們已經看到半導體制造商從14納米到10納米再到7納米，7納米對一些人來說已經是個真正的挑戰。”

Peter Rudden稱，這一新工藝可用於人工智能設備，因爲當前人工智能領域往往需要兩個處理器，比如再來一塊強大的顯卡。具體而言，大幅降低能耗效率在個人設備中很有用，而性能提高則有利於大型數據中心。

由於芯片製程突破速度逐漸放緩，導致半導體產業處於突破“摩爾定律”的瓶頸，近10年來半導體行業規模增速僅維持在4%至6%之間，而且還在進一步放緩，由此體現出從5納米制程突破到2納米制程的意義。

IBM研究院高級副總裁兼院長Darío Gil指出，2納米制程芯片成敗，最重要的關鍵還是在晶體管，因爲運算領域其他一切都取決於晶體管的效能是否變得更好。每當有更先進晶體管技術出現，都對行業有重要推動作用。

IBM強調推進2納米制程技術預期可帶動更大規模計算應用，其中包括量子計算，AI，以及進一步帶動諸如自動駕駛、5G或日後的6G網絡應用。

然而，雖然IBM率先開發出2納米制程芯片及技術，但真的普及市場，IBM預估還要幾年時間。