三星|500亿晶体管！全球首款2nm芯片制程发布，未来手机四天一充电？

将500亿个晶体管集成到指甲大小的芯片上？蓝色巨人称：我们做到了！最近，IBM宣布了其2纳米工艺技术，比目前主流的7纳米芯片速度快45%，功耗低75%。然而，2nm的提出引发了对过程节点名称的新思考。
你可能忘了IBM是一家大型芯片制造商。
它今天提醒我们，世界上第一个2纳米芯片制造技术诞生于纽约奥尔巴尼的IBM研究所。

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在IBM研究院的阿尔巴尼工厂制造的2纳米晶圆
每十年是检验摩尔定律极限的时期，2021年开始的十年也不例外。
随着EUV技术的发展和其他技术的进步，晶体管的尺寸已经减小。目前，这项技术正成为瓶颈。
根据IBM的新技术，这种架构平衡了性能和能源效率——比目前主流的7Nm芯片快45%，功耗低75%。
这则消息，就像一部大片，长期以来主导着台积电、三星和英特尔的芯片行业，让IBM有了生存的感觉。
必须澄清的是，工艺节点称为“2nm”，这与传统的线宽不同。
世界上第一个2nm芯片制造技术，2nm标签，你明白了吗。
在过去，这个尺寸曾经是芯片上二维特征尺寸的一个等价度量，即90nm、65nm和40nm。
然而，随着FinFET和其他3D晶体管设计的出现，当前的工艺节点名称是对“等效2D晶体管”设计的一种解释。一般来说，晶体管密度是一个精确的测量，如英特尔所倡导的。
例如，英特尔的7Nm工艺与台积电的5nm工艺完全相同；台积电的5nm工艺没有50%的改进（它比7纳米工艺提供15%的改进）。把它称为5nm过程是牵强的。据IBM称，他们的“2nm”技术比台积电的7Nm工艺好50%，所以现在宽松的标准是3.5Nm。
但这不代表IBM的新消息没有技术含量。
IBM表示，这种新芯片的“指甲大小”芯片中有多达500亿个晶体管，这使得IBM的晶体管密度达到每平方毫米3.33亿个晶体管（MTr / mm 2）。

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通过下表可以获得更好的比较：

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不同的工厂有不同的官方名称和不同的密度。令人吃惊的是，这些密度数字被列为晶体管库的峰值密度，芯片面积是峰值关注点，而不是频率扩展功率和热因素，处理器部分的密度是这些数字的一半。
IBM没有明确说明全向栅/纳米芯片晶体管的发展。图为全新2nm处理器采用三层砷化镓设计。
ibm2纳米硅制造工艺的横截面：GAA叠层。
此前，三星推出了3nm的GAA，而台积电则要等到2nm。相比之下，英特尔在5nm工艺中引入了某种形式的砷化镓。
该工艺由每个翅片中的三个栅绕（GAA）纳米沟道组成。
据IBM称，这项先进技术的潜在好处可能包括：
将手机的电池寿命提高四倍，并要求用户每四天给手机充电一次。

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减少数据中心的碳足迹，数据中心占全球能源使用量的1%和5.8亿兆焦耳。他们所有的服务器都基于2nm处理器，这可能会大大减少这个数量。
大大加快了笔记本电脑的功能，从快速处理应用程序，到方便的语言翻译辅助，再到快速的互联网接入。
它有助于加快自动车辆和其他自动车辆的检测和响应时间。
这项技术有利于数据中心能效、空间探索、人工智能、5g和6G量子计算等。
IBM有可能挑战台积电吗？
英雄不再勇敢。蓝色巨人IBM没有芯片巨头的形象。