?IBM發(fā)布全球首個2nm芯片
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我們都知道，其實霍爾元件的制作工藝是比較低端的，屬于很簡單的芯片。而一些高端的芯片，比方說小米11使用的驍龍888，已經在使用5nm的工藝，芯片巨頭已經可以量產3nm芯片工藝，而另外一家科技巨頭英特爾則剛剛宣布，英特爾的2nm制作水平。
據報道，目前擔任IBM混合云研究副總裁的Mukesh Khare帶領其完成了2納米技術的突破。（如果Khare真正從事半導體研究，那么這個頭銜就顯得很愚蠢）。資料顯示，Khare在1999年到2003年間，從事90納米SOI工藝的開發(fā)，該工藝將Power4和Power4 +推向市場，他隨后又負責了65納米和45納米SOI的推進，這些技術被Power5和Power6采用；之后他對對用于Power7的32納米技術進行了研究，然后研究了在Power8上使用的22納米工藝中使用的高k /金屬柵極技術。然后Khare繼續(xù)擔任奧爾巴尼納米技術中心的半導體研究總監(jiān)。
據報道，目前擔任IBM混合云研究副總裁的Mukesh Khare帶領其完成了2納米技術的突破。（如果Khare真正從事半導體研究，那么這個頭銜就顯得很愚蠢）。資料顯示，Khare在1999年到2003年間，從事90納米SOI工藝的開發(fā)，該工藝將Power4和Power4 +推向市場，他隨后又負責了65納米和45納米SOI的推進，這些技術被Power5和Power6采用；之后他對對用于Power7的32納米技術進行了研究，然后研究了在Power8上使用的22納米工藝中使用的高k /金屬柵極技術。然后Khare繼續(xù)擔任奧爾巴尼納米技術中心的半導體研究總監(jiān)。
首先，在這個芯片上，IBM用上了一個被稱為納米片堆疊的晶體管，它將NMOS晶體管堆疊在PMOS晶體管的頂部，而不是讓它們并排放置以獲取電壓信號并將位從1翻轉為零或從0翻轉為1。這些晶體管有時也稱為gate all around或GAA晶體管，這是當前在各大晶圓廠被廣泛采用的3D晶體管技術FinFET的接班人。從以往的介紹我們可以看到，FinFET晶體管將晶體管的源極和漏極通道拉入柵極，而納米片將多個源極和漏極通道嵌入單個柵極以提高密度。
IBM表示，其采用2納米工藝制造的測試芯片可以在一塊指甲大小的芯片中容納500億個晶體管。
在IBM的這個實現方案下，納米片有三層，每片的寬度為40納米，高度為5納米。（注意，這里沒有測量的特征實際上是在2納米處。因為這些術語在很大程度上是描述性的，而不是字面意義的，這令人發(fā)指?？梢詫⑵湟暈槿绻麞艠O仍為平面則必須具有的柵極尺寸，但卻不是平面的，我想可能是這樣。）如果您在上表的右側看，那是一張納米片的側視圖，顯示出它的側視圖，其間距為44納米，柵極長度為12納米，Khare認為這是其他大多數晶圓代工廠在2納米工藝所使用的尺寸。
2納米芯片的制造還包括首次使用所謂的底部電介質隔離（bottom dielectric isolation），它可以減少電流泄漏，因此有助于減少芯片上的功耗。在上圖中，那是淺灰色的條，位于中部橫截面中的三個堆疊的晶體管板的下面。
IBM為2納米工藝創(chuàng)建的另一項新技術稱為內部空間干燥工藝（inner space dry process），從表面上看，這聽起來不舒服，但實際上這個技術使IBM能夠進行精確的門控制。
在實施過程中，IBM還廣泛地使用EUV技術，并包括在芯片過程的前端進行EUV圖案化，而不僅是在中間和后端，后者目前已被廣泛應用于7納米工藝。重要的是，IBM這個芯片上的所有關鍵功能都將使用EUV光刻技術進行蝕刻，IBM也已經弄清楚了如何使用單次曝光EUV來減少用于蝕刻芯片的光學掩模的數量。
這樣的改善帶來的最終結果是，制造2納米芯片所需的步驟要比7納米芯片少得多，這將促進整個晶圓廠的發(fā)展，并可能也降低某些成品晶圓的成本。這是我們能看到的。
最后，2納米晶體管的閾值電壓（上表中的Vt）可以根據需要增大和減小，例如，用于手持設備的電壓較低，而用于百億超級計算機的CPU的電壓較高。
IBM并未透露這種2納米技術是否會采用硅鍺通道，但是顯然有可能。
與當前將使用在Power10芯片的7納米制程相比，這種2納米制程有望將速度提高45％或以相同速度運行，將功耗降低75％。
現在，我們知道您在想什么。首先，Power11芯片會使用這種2納米工藝嗎？其次，這之后到底會發(fā)生什么？1納米工藝似乎幾乎是不可能的，不是嗎？
讓我們再談一遍Power路線圖。Power10為7納米，并且考慮到Power和z服務器業(yè)務的保守性和遺留的特性（正在對處理器進行三年更新），已經在設計中的Power11和正在白板中的Power12在有5納米和3納米節(jié)點可以使用時，似乎并沒有必要先沖到2納米。Khare也預計將在2024年底準備生產。Power11應該在2023年左右的某個時候出現，并且應該采用成熟的5納米工藝，這意味著它將相對便宜。（比起采用4納米，3納米或2納米工藝更便宜，這是相對的部分。）
Khare說：“我認為沒有一堵墻是我們無法突破的，我會說還有更多的突破正在醞釀之中，隨著技術的成熟，我們將分享越來越多的突破。”這是一個不錯的措辭?！拔覜]有看到一堵墻，我看到了很多機會和很多可以創(chuàng)新的東西，我們可以不斷創(chuàng)新?！彼a充說。
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