发布时间： 2021-11-29 10:18:30来源：深圳市光学光电子行业协会
IBM的2nm芯片，是噱头还是来真的？近日，IBM宣布推出全球首个2nm芯片制造技术引起了全球广泛注意。与7nm的技术相比，预计将带来45%的性能提升或75%的能耗降低，而比起当前最尖端的5nm芯片，2nm芯片的体积更小、速度更快。
1971 年，英特尔研制出了世界上第一款为微处理器Intel 4004，它的诞生标志着 CPU 作为集成电路，正式登上了历史舞台。当时芯片的尺寸为 3mm × 4mm 的大小，左右一共 16 个针脚，上面一共集成了 2300 个晶体管，采用的是10 微米制程。
论起辈分来，它可是现在所有 CPU 的鼻祖。尽管它的主频只有 108 KHz ，只能进行 4 位的运算。
4004 的设计图
近日， IBM 发布了世界上第一款 2 纳米制程的芯片。相比它的鼻祖，现在的芯片每平方毫米面积上的晶体管数量平均下来是3.3 亿个，在指甲大小的芯片上共容纳了500 亿个晶体管。
短短四十年间，从10 微米到2 纳米，晶体管数量从几千个到几亿个，半导体技术的发展，全都浓缩在了这块小小的芯片上对于半导体行业来说，这个基本法就是英特尔创始人戈登摩尔在 1965 年提出著名的 “ 摩尔定律 ” 。“ 芯片中集成晶体管的数量大约每 24 个月增加一倍。”说是定律，本质上 “ 摩尔定律 ” 是根据行业经验做出的一种推测。这期间有无数的人认为 “ 摩尔定律 ” 要死了，芯片产业要遇到瓶颈了，没想到，它已经来到了 2nm 。而这次 IBM 在 2nm 制程的芯片上用了一种叫 GGA （ Gate All Around ）环绕式栅极的技术。
这项技术最早是由三星先采用的，分为纳米线和纳米片结构，好处是能解决原先 5nm 工艺中遇到的漏电情况。下图右上为传统的 FinFET 结构，IBM 采用的是下图左上的纳米片结构，
简单说，这项技术让空间优化处理的更好，晶体管之间的密度更高，从而带来更强的算力。那 2nm 芯片除了晶体管之间的间隙变小之外，性能到底提升多少？据 IBM 官方说法，拿 2nm 对比发挥同样性能 7nm 制程芯片，只需要用到 7nm 芯片 25% 的能耗。反之，在与 7nm 芯片相同的功耗下， 2nm 能提升 45% 的性能。
2nm 具体的应用场景涵盖丰富，包括人工智能、各类服务器、 5G 、 6G甚至是量子运算， IBM 对它的期望值非常高。打个比方来说，如果这个芯片搭载到手机上，在电池大小不变的情况下，能增强 3 倍的续航。手机性能变强的同时，续航还能长出这么多，直接梦回超长续航待机一周的功能机时代。当然，现在这也只是嘴上说说，真正要把芯片应用到手机上，还会受到手机其他因素的影响和牵制，相对来说没那么理想。比如耗电大户屏幕。
2nm 光是性能噱头，厂商们不尽快补位，那肯定说不过去，目前没有一家手机公司，会因为追求续航而放弃硬件性能。这次 2nm 的技术，既不是三星，也不是台积电，而是看似八竿子打不着的 IBM 。其实，并不奇怪， IBM 一直都有研发芯片。有 ASML 的光刻机，却只来做研发，不参与到芯片的生产环节。
但神奇的是， IBM 每次都能抢在传统芯片制造商之前，设计出新制程的原型芯片来。比如说 10nm 芯片是由他们在 2014 年研发出来的，到 2017 年才量产， 5nm 芯片在 2015 年提出，到 2018 年量产。只不过与其他量产芯片不一样，IBM 生产的芯片都搭载在自己的服务器上。
总体来说， IBM 这次 2nm 芯片，秀肌肉的意义会大一些，对于他们来说，确保量子计算机的开发才是重中之重。上个月底， IBM 计划在德国安装一台全新的 Q System One 量子计算机。
他们希望能解决长久以来困扰他们的量子传输和量子通信等问题，将量子数据传输投入到实际应用中。再回到上面 “ 摩尔定律 ” 的问题上，芯片真的会有进化不了的一天吗？人们对于技术的想象力是无限的。
文章来源：差评
