全球2nm研发新进展
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芯片是我们在现代技术的支柱。
综合：半导体产业纵横编辑部 英特尔联合创始人戈登·摩尔于 1965 年提出的摩尔定律预测，微芯片上的晶体管数量大约每两年就会翻一番，而成本会继续下降。这种趋势几十年来一直如此，但最近半导体行业内部人士认为摩尔定律几乎已经死了。但2nm制程的出现能够再次延续摩尔定律。ICViews整理了关于2nm研发的新进展。
日美深化尖端芯片合作，旨在超越2nm技术在半导体产业日益激烈的竞争中，日本和美国将深化在建立尖端半导体设备供应链方面的合作。 日经获悉，两国政府已接近就合作生产超过 2nm的芯片达成一致。他们还在研究一个框架，以防止技术泄漏。 日本经济产业大臣萩田晃一将于周一访问美国，会见商务部长吉娜·雷蒙多。预计他们将在访问期间宣布芯片合作。两国都担心自己对中国台湾和其他供应商的依赖，并寻求来源多样化。 台积电是 2 nm技术的领先开发者，而 IBM 也在 2021 年完成了原型。 日本政府已邀请台积电在西南九州岛建厂，以增加日本国内芯片产量。然而，这家工厂只会生产不太先进的 10 到 20 nm芯片。此次日美新合作，聚焦前沿发展，定位为继台积电邀请后的下一步。 在日本，东京电子和佳能等芯片制造设备供应商正在日本先进工业科学技术研究所开发先进生产线的制造技术，IBM 也是其中的参与者。日本和美国希望在 2 nm芯片生产方面赶上中国台湾和韩国公司，并最终在更先进的半导体领域引领行业。 日本的芯片制造商较少，但在用于芯片生产的半导体生产设备和材料方面实力雄厚。 除了 2 nm技术之外，“Chiplet”——通过将半导体芯片连接到单个基板上制成——也可能是一个合作领域，尤其是在英特尔拥有生产方法的情况下。 日本加强与美国芯片合作的举措是出于对国内开发和该行业生产减弱的担忧。 1990 年，日本拥有约 5 万亿日元（按当前汇率计算为 380 亿美元）的全球半导体市场的约 50%。但该市场份额已缩水至约 10%，尽管行业规模已膨胀至约 50 万亿日元。
IBM的2nm芯片半导体芯片保存着我们使用电脑、手机、电器、相机和汽车所需的数据。随着新馆疫情引发了向远程工作的大规模过渡，增加了全球对计算机的依赖，它加剧了对芯片的需求，也助长了全球芯片短缺。“人们认为这是理所当然的，”IBM 研究院副总裁 Mukesh Khare 说。“但一切都在半导体上运行。芯片是我们在现代技术中的支柱。” 几十年来，晶体管已经缩小，从 1971 年最初的 10000nm)缩小到 2020 年的 5 nm。IBM 新芯片上的 2 nm晶体管，本质上是一个连接晶体管的电路，比肉眼可以察觉的要小得多。一根头发的宽度是100000nm；约7000nm的红细胞；一条约 2.5nm 的 DNA 链。尺寸很重要：晶体管越小，就越适合芯片，从而提高效率。“每次你把事情做得更小，你就可以做得更多，”Khare 说。 IBM公告指出，与现代 7nm 处理器相比，IBM 的 2nm 开发将在相同功率下将性能提高 45%，或在相同性能下提高 75% 的能量。IBM 热衷于指出，它是第一个在 2015 年和 2017 年展示 7nm 和 5nm 的研究机构，后者从 FinFET 升级到纳米片技术，允许更大程度地定制单个晶体管的电压特性。
虽然 IBM 没有明确说明，但图片显示这款新的 2nm 处理器正在使用三层 GAA 设计。IBM 表示，该技术可以将 500 亿个晶体管安装在指甲大小的芯片上（本文中的指甲为 150 平方毫米）。这使 IBM 的晶体管密度达到每平方毫米 3.33 亿个晶体管 (MTr/mm2)。
传台积电2026年初交付首批2nm芯片据外媒报道,台积电据将于2025年底开始使用N2(2nm级)工艺量产芯片,并于2026年初交付第一批芯片,第一批客户将是苹果和英特尔。 其中,苹果最早可能在2025年为其iPhone和Mac芯片采用2nm 工艺,因为该公司的主要芯片供应商台积电已开始计划在2025年初生产该工艺。 目前,苹果所有最新芯片均采用5nm工艺,包括iPhone13系列中的A15 Bionic和整个M1系列芯片。根据DigiTimes今天的一份新报告,台积电将在今年晚些时候开始大规模生产3nm芯片,2025年将开始量产 2nm。 去年的一份报告称,预计苹果将于今年晚些时候发布的下一代iPad Pro将采用3nm工艺。当前的iPad Pro配备了M1芯片,预计2022年版本将包括苹果全新的“M2”芯片。据台积电称,3nm工艺技术的性能提升高达15%,同时电池消耗量减少至少25%。 此外,英特尔将于2024年底进行N2产品风险生产(消费级PC Lunar Lake GPU)。虽然只是推测,但英特尔此前PPT曾表示,接下来的GPU将使用比N3更先进的技术进行外部制造。
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