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IBM宣布研制出全球首款2nm芯片:未来Intel和三

最后更新时间:2021-09-13 11:12:48

IBM宣布制造出全球首款2nm工艺节点的芯片,并在纽约州奥尔巴尼的工厂展示了2nm工艺生产的完整300mm晶圆,不过这并不意味着2nm工艺已实现批量生产,2nm芯片的潜在优势,包括提高手机电池使用寿命、减少数据中心碳排放量、让笔记本电脑拥有更多更快的功能、以及有助于提高自动驾驶汽车芯片的性能等。

IBM研发的新型2纳米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7纳米节点芯片相比,这项技术预计可使芯片的性能提升 45%,能耗降低 75%。

IBM介绍了这款先进的2纳米芯片的应用前景,包括:

使手机电池续航时间增至之前四倍,只需每四天为设备充一次电即可(相比之前的7nm芯片)。

大幅减少数据中心的碳排放量,目前,数据中心的能源使用量占全球能源使用量的百分之一。将数据中心的所有服务器更换为 2 纳米处理器可能会显著降低该比例。

极大地提升笔记本电脑的功能,可加快应用程序处理速度,加强语言翻译辅助功能,加快互联网访问速度。

加快自动驾驶汽车(例如:无人驾驶汽车)的物体检测速度,缩短反应时间。

IBM 在位于纽约州奥尔巴尼市 Albany Nanotech Complex 的研究实验室开展半导体研发工作,在这里,IBM 科学家与来自公共和私营部门的合作伙伴密切合作,共同推动逻辑扩展和半导体功能向前发展。

IBM 官方表示,多年来,IBM 在半导体领域内实现了多次重大突破,包括率先推出 7 纳米和 5 纳米工艺技术、单管 DRAM(single cell DRAM),Dennard 标度律(the Dennard Scaling Laws),化学放大光刻胶(chemically amplified photoresists)、铜互连布线(copper interconnect wiring)、绝缘硅片技术(Silicon on Insulator technolog)、多核微处理器(multi core microprocessors)、高 k 栅电介质(High-k gate dielectrics)、嵌入式 DRAM(embedded DRAM)和 3D 芯片堆叠(3D chip stacking)。

IBM 称 IBM 研究院的 7 纳米技术第一款商业化产品将于今年晚些时候在基于 IBM POWER10 的 IBM Power Systems 中首次亮相。

一个指甲大小的芯片,可容纳 500 亿个晶体管

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。

芯片上的晶体管数量增加还意味着处理器设计人员拥有更多选择,可以通过为处理器注入内核级创新来提升人工智能、云计算等前沿工作负载的功能,找到实现硬件强制安全性和加密的新途径。IBM 已经在最新一代的 IBM 硬件(例如:IBM POWER10 和 IBM z15)中实现了其他创新型核心级增强功能。

据IBM介绍,该技术可以将“500亿个晶体管放在指甲大小的芯片上”,其2nm芯片的晶体管密度(MTr/mm2)为333.33,几乎是台积电5nm工艺的两倍,也高于业界对台积电3nm工艺的预估(292.21 MTr/mm2)。与目前的7nm工艺相比,在同样的功耗下,其性能会高出45%,或者在同样性能下,功耗会降低75%。同时IBM的2nm工艺还采用了采用的是GAA(全环绕栅极晶体管)工艺,三星未来3nm工艺也将采用此技术。

虽然现在IBM在2014年将晶圆厂卖给GlobalFoundries后,已没有了属于自己的晶圆厂,但是仍然在半导体创新方面处于领导地位。在半导体领域,IBM的突破还包括了首次实现7nm和5nm工艺技术、铜互连布线、高k栅极介质、多核微处理器、嵌入式DRAM、3D芯片堆叠和登纳德缩放比例定律等。此前英特尔在IDM 2.0战略中已宣布,未来将会与IBM在逻辑和封装技术方面进行合作。

IBM计划今年在其Power Systems服务器中使用其首款商用7nm工艺处理器IBM Power 10,支持PCIe Gen5和DDR5内存,使用了与三星合作研发的工艺,将由三星负责制造。

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