Wired网5月6日刊登专业撰稿人Will Knight的文章，分析IBM的最新先进芯片的结构和意义。指出，为了使这些芯片更强大，IBM正在使它们长得更高，公司披露了一种工艺，称其可以在半导体上多塞入三分之二的晶体管，预示着更快和更有效的电子设备。

IBM称其新工艺可以在一块芯片上塞进500亿个晶体管，比目前最好的技术多三分之二。

计算机芯片目前可能供不应求，但芯片制造商似乎将在一段时间内继续从它们身上榨取更多能量。

IBM公司的研究人员展示了一种将更多的晶体管挤到芯片上的方法，这是一种纳米级的微型化壮举，可以大大改善未来电子设备的速度和效率。

这一工程壮举也可能帮助美国在铸造世界上最先进的芯片方面重新获得一些优势，因为，芯片已经成为地缘政治、经济竞争和国家安全的核心。芯片对越来越多的产品至关重要，获得更快、更先进的芯片可能会推动关键领域的进展，包括人工智能、5G和生物技术。

IBM表示，500亿个新的晶体管，这些能让芯片执行逻辑运算和存储数据的电子开关，可以装在一个指甲盖大小的芯片上，比使用以前的工艺所能实现的要多三分之二。它说这种芯片可以帮助智能手机或笔记本电脑的运行速度提高45%，或者只消耗以前最佳设计的四分之一的能量。

麻省理工学院专门研究新型晶体管技术的教授杰素德尔-阿拉莫说："这是一项令人激动的技术。它是一个全新的设计，也是一个推动未来的路线图"。

制作新的晶体管依靠的不是简单地将芯片的特征蚀刻在硅片上，而是将它们建立在彼此之上。芯片制造商在2009年首次开始使用一种名为Fin FET的设计来制作三维晶体管，在这种设计中，电子流经垂直的薄片，而不是平坦的表面来通过晶体管。IBM的设计更进一步，将晶体管以纳米片的形式堆叠在一起，像蛋糕中的多层一样穿过半导体材料。

IBM高级副总裁兼研究总监Dario Gil说，制造这种晶体管需要在制造过程的各个阶段进行创新。这项工作来自IBM在纽约奥尔巴尼的研究实验室，IBM在那里与纽约州立大学以及领先的芯片制造公司合作。

IBM在2014年出售了它的芯片制造业务，但是，它依然继续资助下一代芯片材料、设计和制造技术的研究。公司计划通过向芯片制造商授权技术来赚钱。

几十年来，芯片制造商一直专注于缩小组件的尺寸，以便从芯片中获取更多性能。更小的尺寸使更多的部件被装在芯片上，提高了效率和速度，但是，每一代新产品都需要令人难以置信的工程来完善。

当今最先进的计算机芯片，是使用极紫外光刻法（EUV）这一独特工艺在硅上蚀刻特征，从而使特征小于可见光的波长。这种工艺被称为"7纳米"，不过，这里它不再是指元件的尺寸；相反，它反映了所采用的一代技术，因为，这里有了堆叠式晶体管和芯片制造的其他变化。IBM的新芯片领先目前技术三代，采用的是一种被称为2纳米的工艺。

IBM在2017年首次展示了在5纳米工艺规模下以这种方式制造的晶体管。花了四年时间转向2纳米的事实表明，掌握相关技术是一个巨大挑战。世界上最先进的芯片公司已经开始使用现有的方法制造5纳米的芯片，这些方法似乎已经接近极限了。

分析公司VLSI Research的首席执行官Dan Hutcheson说，制造3D组件无疑需要新的制造技巧。但是，"他们已经完成了最困难的部分。这是一个真正的行业里程碑，"他说，并补充说IBM所宣称的性能改进似乎还是有些保留。

芯片制造的进步在摩尔定律中得到了最著名的体现，这是一条以英特尔联合创始人戈登-摩尔命名的经验法则，指出芯片上的晶体管数量每两年左右就会翻一番。技术专家担心摩尔定律的终结已有十年或更长时间，因为，芯片制造商推动了制造技术和新型电子效应的极限。

迎接制造新一代芯片的工程挑战，可能会具有震撼整个地球一般的重要性。英特尔曾经是世界上最先进的芯片制造商，现在仍然是美国最先进的芯片制造商，但近年来，在努力掌握EUV在制造中的应用上，已经落后于台湾的台积电和韩国的三星。

美国在网络安全和贸易问题上利用制裁来针对中国。这些制裁阻止了华为等科技公司购买最新的芯片，据说此举导致该公司最终出售自己的智能手机业务。

"这是一个重要的信号，表明美国不仅没有远远落后，而且，在某些情况下，它实际上已经领先了，"Hutcheson说。"在过去10年里，位于奥尔巴尼的IBM研究小组确实是这类研究的最佳中心之一。"

今年3月，英特尔的新任首席执行官帕特-格尔辛格宣布了一项扭转乾坤的计划，包括与IBM在研究方面进行合作的协议。目前，英特尔拒绝对IBM的公告发表评论。

最近的事件有助于说明硅芯片在整个世界经济中越来越重要。大流行病造成的经济冲击，加上供应链的中断，美国芯片制裁引发的库存，以及产品中对尖端芯片日益增长的需求，导致了许多行业的短缺。预计大流行期间新车需求下降的汽车制造商受到的打击尤其严重，许多人被迫关闭工厂，就是为了等待芯片供应。

麻省理工学院的德尔-阿拉莫说，芯片制造商可能需要几年时间才能掌握IBM用来制造新晶体管的技巧。与英特尔并列的世界领先的芯片制造商三星和台积电都表示有意使用纳米片式晶体管，但尚未在生产中这样做。

但德尔-阿拉莫认为，这种新方法表明，摩尔定律可以一直保持下去。"他说："摩尔定律还有相当多的生命力，而IBM的这个架构显示了前进的道路。它将带来非常严重的制造挑战和学习曲线，但是，一旦我们克服了这一最初的困难步骤，我们将在几代人的时间里保持平稳。"