大突破！IBM全球首發2nm製程晶片及製造技術

5月7日訊息，雖然半導體制程工藝的持續推進變得越來越困難，但是根據臺積電此前透露的資訊顯示，其已在2nm工藝上取得了重大突破，樂觀的情況下，2nm工藝有望在2023年下半年進行風險性試產，2024年可能將步入量產階段。不過，在臺積電之前，近日IBM搶先發布了全球首款2nm製程的晶片。

據《路透社》 的報導稱，IBM 於當地時間6日釋出了全球首個2nm製程的晶片。根據其公佈的資料顯示，憑藉其2nm的工藝，IBM成功將約500億個電晶體容納在指甲大小的晶片上。而如果以指甲面積約150平方毫米來計算，IBM的這塊2nm製程晶片中的電晶體密度約為每平方毫米3。33億個電晶體（MTr /mm²）。

目前環繞閘極技術（Gate-All-Around，GAA）已經成為了業界公認的5nm節點之後取代FinFET技術的關鍵，三星已經計劃在其3nm工藝節點上採用GAA技術，而臺積電則相對保守的計劃在其第一代3nm工藝上將繼續用FinFET技術，後續才會升級到GAA。

根據此前三星公佈3nm GAA工藝技術指標顯示，相比其7nm工藝，3nm GAA工藝可實現芯片面積減少45%，功耗降低50%或效能提高35%。

此次IBM公佈的2nm晶片也正是採用了最新的GAA技術。IBM表示，其2nm工藝採用業界首創的底部介質隔離技術，可實現12nm柵極長度；同時採用了可以用於精確的閘門控制的第二代幹法工藝；基於EUV光刻可以產生從15nm到70nm的可變奈米片寬度。

IBM稱，與當前許多膝上型電腦和智慧手機中使用的主流7nm製程晶片相較，如果在IBM的2nm製程工藝的加持下，將可使其運算速度提升45%，而功耗方面有望降低75%。即使與5nm晶片相比，2nm的加持下芯片面積也將大幅縮小，效能大幅提升。

IBM強調，在新發布的2nm製程晶片中，其電晶體的體積非常小，使晶片中的電晶體密度更高，讓運算能更快，也更加省電。而針對其中可能會有的漏電問題，IBM表示目前已經可以克服。

根據IBM 研究室主任Darío Gil 指出，2nm製程晶片的成敗，其最重要的關鍵還是在電晶體技術上，因為運算領域的一切都取決於電晶體的效能是否變得更好。不過，這不能保證電晶體會一代又一代地向前發展。因此，每當有更先進的電晶體技術出現時，這都是業界的一件大事。只是，雖然IBM 率先業界開發出2nm製程晶片及技術，如果要將其真的普及於市場，IBM 則預估還要幾年的時間。

IBM 曾是全球重要的晶片製造商。不過，現在其已將大多數晶片的生產外包給了韓國三星，包括其在下半年將推出的最新Power 10伺服器處理器。但是，IBM 在美國紐約州的Albany 仍保留著一個晶片研發中心，該中心負責對晶片進行研發與測試工作。此次IBM率先發布的2nm製程晶片及其生產技術，也代表著其目前在晶片製造技術上仍位居全球領先位置。

需要指出的是，IBM透過與三星及英特爾所簽訂的聯合技術開發協議，也讓兩傢俱備製造能力的晶片製造商可以使用IBM 研發的晶片技術。也就是說，三星、英特爾有望藉助於與IBM的合作，未來能夠更快的實現2nm工藝的量產。

編輯：芯智訊-林子