全球2nm研發(fā)新進展
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芯片是我們在現(xiàn)代技術(shù)的支柱。
綜合：半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫編輯部 英特爾聯(lián)合創(chuàng)始人戈登·摩爾于 1965 年提出的摩爾定律預(yù)測，微芯片上的晶體管數(shù)量大約每兩年就會翻一番，而成本會繼續(xù)下降。這種趨勢幾十年來一直如此，但最近半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)部人士認(rèn)為摩爾定律幾乎已經(jīng)死了。但2nm制程的出現(xiàn)能夠再次延續(xù)摩爾定律。ICViews整理了關(guān)于2nm研發(fā)的新進展。
日美深化尖端芯片合作，旨在超越2nm技術(shù)在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)日益激烈的競爭中，日本和美國將深化在建立尖端半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)鏈方面的合作。 日經(jīng)獲悉，兩國政府已接近就合作生產(chǎn)超過 2nm的芯片達成一致。他們還在研究一個框架，以防止技術(shù)泄漏。 日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)大臣萩田晃一將于周一訪問美國，會見商務(wù)部長吉娜·雷蒙多。預(yù)計他們將在訪問期間宣布芯片合作。兩國都擔(dān)心自己對中國臺灣和其他供應(yīng)商的依賴，并尋求來源多樣化。 臺積電是 2 nm技術(shù)的領(lǐng)先開發(fā)者，而 IBM 也在 2021 年完成了原型。 日本政府已邀請臺積電在西南九州島建廠，以增加日本國內(nèi)芯片產(chǎn)量。然而，這家工廠只會生產(chǎn)不太先進的 10 到 20 nm芯片。此次日美新合作，聚焦前沿發(fā)展，定位為繼臺積電邀請后的下一步。 在日本，東京電子和佳能等芯片制造設(shè)備供應(yīng)商正在日本先進工業(yè)科學(xué)技術(shù)研究所開發(fā)先進生產(chǎn)線的制造技術(shù)，IBM 也是其中的參與者。日本和美國希望在 2 nm芯片生產(chǎn)方面趕上中國臺灣和韓國公司，并最終在更先進的半導(dǎo)體領(lǐng)域引領(lǐng)行業(yè)。 日本的芯片制造商較少，但在用于芯片生產(chǎn)的半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備和材料方面實力雄厚。 除了 2 nm技術(shù)之外，“Chiplet”——通過將半導(dǎo)體芯片連接到單個基板上制成——也可能是一個合作領(lǐng)域，尤其是在英特爾擁有生產(chǎn)方法的情況下。 日本加強與美國芯片合作的舉措是出于對國內(nèi)開發(fā)和該行業(yè)生產(chǎn)減弱的擔(dān)憂。 1990 年，日本擁有約 5 萬億日元（按當(dāng)前匯率計算為 380 億美元）的全球半導(dǎo)體市場的約 50%。但該市場份額已縮水至約 10%，盡管行業(yè)規(guī)模已膨脹至約 50 萬億日元。
IBM的2nm芯片半導(dǎo)體芯片保存著我們使用電腦、手機、電器、相機和汽車所需的數(shù)據(jù)。隨著新館疫情引發(fā)了向遠程工作的大規(guī)模過渡，增加了全球?qū)τ嬎銠C的依賴，它加劇了對芯片的需求，也助長了全球芯片短缺?！叭藗冋J(rèn)為這是理所當(dāng)然的，”IBM 研究院副總裁 Mukesh Khare 說?！暗磺卸荚诎雽?dǎo)體上運行。芯片是我們在現(xiàn)代技術(shù)中的支柱?！?/span> 幾十年來，晶體管已經(jīng)縮小，從 1971 年最初的 10000nm)縮小到 2020 年的 5 nm。IBM 新芯片上的 2 nm晶體管，本質(zhì)上是一個連接晶體管的電路，比肉眼可以察覺的要小得多。一根頭發(fā)的寬度是100000nm；約7000nm的紅細胞；一條約 2.5nm 的 DNA 鏈。尺寸很重要：晶體管越小，就越適合芯片，從而提高效率?！懊看文惆咽虑樽龅酶?，你就可以做得更多，”Khare 說。 IBM公告指出，與現(xiàn)代 7nm 處理器相比，IBM 的 2nm 開發(fā)將在相同功率下將性能提高 45%，或在相同性能下提高 75% 的能量。IBM 熱衷于指出，它是第一個在 2015 年和 2017 年展示 7nm 和 5nm 的研究機構(gòu)，后者從 FinFET 升級到納米片技術(shù)，允許更大程度地定制單個晶體管的電壓特性。
雖然 IBM 沒有明確說明，但圖片顯示這款新的 2nm 處理器正在使用三層 GAA 設(shè)計。IBM 表示，該技術(shù)可以將 500 億個晶體管安裝在指甲大小的芯片上（本文中的指甲為 150 平方毫米）。這使 IBM 的晶體管密度達到每平方毫米 3.33 億個晶體管 (MTr/mm2)。
傳臺積電2026年初交付首批2nm芯片據(jù)外媒報道,臺積電據(jù)將于2025年底開始使用N2(2nm級)工藝量產(chǎn)芯片,并于2026年初交付第一批芯片,第一批客戶將是蘋果和英特爾。 其中,蘋果最早可能在2025年為其iPhone和Mac芯片采用2nm 工藝,因為該公司的主要芯片供應(yīng)商臺積電已開始計劃在2025年初生產(chǎn)該工藝。 目前,蘋果所有最新芯片均采用5nm工藝,包括iPhone13系列中的A15 Bionic和整個M1系列芯片。根據(jù)DigiTimes今天的一份新報告,臺積電將在今年晚些時候開始大規(guī)模生產(chǎn)3nm芯片,2025年將開始量產(chǎn) 2nm。 去年的一份報告稱,預(yù)計蘋果將于今年晚些時候發(fā)布的下一代iPad Pro將采用3nm工藝。當(dāng)前的iPad Pro配備了M1芯片,預(yù)計2022年版本將包括蘋果全新的“M2”芯片。據(jù)臺積電稱,3nm工藝技術(shù)的性能提升高達15%,同時電池消耗量減少至少25%。 此外,英特爾將于2024年底進行N2產(chǎn)品風(fēng)險生產(chǎn)(消費級PC Lunar Lake GPU)。雖然只是推測,但英特爾此前PPT曾表示,接下來的GPU將使用比N3更先進的技術(shù)進行外部制造。
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