IBM 2nm
IBM Research

IBM 宣称自己打造了世界首个「2nm 制程」的芯片,大幅推进了当前芯片生产技术的前沿。不过现代所谓的「几纳米」早已因为芯片由 2D 平面向着 3D 发展,而失去了过去比较零组件的最小尺寸的意义,更多只是一种「换代」的概念了。一个比较有意义的比较基准或许是单位面积的晶体管数目,在这里 IBM 的 2nm 制程号称在 150mm² 的面积中塞入了 500 亿个晶体管,平均每平方毫米是 3.3 亿个。作为比较,台积电和三星的 7nm 制程大约在每平方毫米 9,000 万个晶体管左右,三星的 5LPE 为 1.3 亿个晶体管,而台积电的 5nm 则是 1.7 亿个晶体管。

据 IBM 的说法,其 2nm 架构可以在与现有的 7nm 相同的性能下,使用 25% 的电力,也就是说放到现代手机中的话,可能四天才需要充一次电。又或者,它也能在与现有的 7nm 相同的能耗下,增加 45% 的性能,在笔记本、自驾车等较不在意电力的场景下,可能带来更高的运算力。其他包括数据中心、太空探索、人工智能、5G、6G 乃至于量子运算都可能在受惠之列。

当然,公布制程试制成功,和能量产依然是两码事,IBM 自己 2015 年就宣佈试制 7nm 制程成功,但一直到去年八月才有第一个商用化产品出现。因此 IBM 这里宣示的意味是比较浓厚,何时能有产品推出又是另一回事了。

目前量产的制程技术中,领先的是台积电的 5nm,由苹果的 M1A14 芯片及华为的麒麟 9000 所用,次之为 三星的 5LPE,用在骁龙 888 芯片上,再来就是两间公司应用广泛的 7nm 制程技术了。自然,所有人也都努力向着更高密度的芯片推进中,其中台积电的 4nm 与 3nm 预计明年量产,而 2nm 也已经取得了关键性的突破,离 IBM 并不远。反倒是英特尔的 7nm 制程芯片(英特尔的制程技术晶体管密度较高,因此约略介于台积电的 5nm 与 4nm 之间)要等到 2023 年才投产,还是慢了一步了。