在2021年5月11日,IBM于5月6日晚首次推出了2nm工艺芯片。与当前主流的7nm芯片相比,IBM的2nm芯片预计将性能提升45%,并实现75%的能耗降低。那么这是否意味着IBM在芯片制造领域已经崛起?从近期消息和行业历史来看,显然并非如此。
通常,发布几纳米制造工艺的议题属于芯片代工或制造行业,像英特尔、台积电和三星等企业便是这方面的典型代表。尽管许多文章将IBM与这些企业进行了对比,认为其在芯片制造行业取得了突破,但IBM与这些公司的最大不同之处在于,其并未拥有生产先进逻辑制程芯片的晶圆厂。在芯片制造行业,能够量产芯片的晶圆厂就如同“车辆”,没有“车辆”,又如何谈论超越呢?
对于熟悉IBM的人而言,IBM发布2nm芯片并非令人意外。早在2017年,IBM就展示了首个5nm制程芯片,而台积电的5nm则要到2019年才问世。将这两则消息放在一起,似乎会让人觉得IBM在芯片制造领域超过了台积电。然而,实际上,IBM当年发布的也是一个“实验室成果”,并非量产产品。

此外,当前备受关注的“碳基芯片”虽然仍处于研究阶段,但许多人认为国产芯片有潜力在这一领域实现突破。
对于了解IBM的人来说,早在2011年,媒体就曾报道IBM推出了全球首个通道长度不足10nm的碳纳米晶体管。在石墨烯技术方面,IBM还成功研发出第一个兼容CMOS的石墨烯集成电路(倍频器),其频率可高达5GHz,并能够在200℃的高温下稳定工作。
因此,从历史来看,IBM一直在努力确立行业标准,但其他厂商是否采纳其技术则另当别论。
任何工艺从诞生到商业化都需经历漫长的良率爬升过程。本次发布的2nm芯片来自IBM的半导体技术研究中心,意味着这款芯片仍然是一个“实验室成果”,而非可供量产的产品。
或许有人会认为“实验室产品”距离量产只需一步,但实际上,许多实验室成果因经济或其他因素的影响,最终无法实现商业化。
许多对计算机有所了解的人可能知道,现代计算机大多基于二进制系统,而苏联的三进制计算机却已成为一个被搁置的研究项目的典型例子。
目前,IBM并未拥有能够生产该芯片的晶圆厂,因此需要将技术转交给其他厂商,让他们进行2nm芯片的量产。然而,转交给其他厂商所面临的问题是,他们不一定会采用IBM的技术。毕竟,这些技术并非可以直接使用,还需解决良率问题。因此,尽管IBM发布了2nm芯片,但未来这项技术是否能被广泛采纳,或是被历史遗忘,仍充满不确定性。
接下来,让我们探讨一下此次发布的2nm芯片在业界的地位。首先,在芯片行业内,若能在指定面积中集成更多的晶体管,芯片的性能便会增强。如今芯片工艺的发展趋势正是通过更先进的工艺将晶体管做得更小,从而在芯片中集成更多的晶体管。因此,晶体管密度便成为了衡量芯片制造工艺的一个粗略标准。
此次IBM发布的2nm芯片晶体管密度为333 MTR,而台积电的3nm(N3)大约为291.2 MTR,英特尔的5nm则在292.2 MTR至343.7 MTR之间。
综上所述,从晶体管密度来看,IBM发布的2nm芯片与台积电的2nm水平相当(甚至优于台积电的3nm),但可能稍逊于英特尔的5nm。
