晶片製造的極限在哪?或許沒有人能給出準確答案。因為當臺積電,三星攻破5nm工藝晶片的之後,很多人以為晶片製造已經到達了盡頭。
可是聯發科也釋出了4nm晶片,未來將由臺積電生產製造,高通也會帶來4nm處理器。就在聯發科釋出4nm之後,關於2nm晶片的訊息再次傳來。發生了什麼?未來能造出2nm晶片嗎?
4nm之後,2nm也傳來了訊息
在晶片界,摩爾定律一直流傳甚廣。這是由英特爾創始人戈登摩爾提出的一種晶片現象,意思就是積體電路中可容納電晶體數量每隔18個月就會增長一倍。換句話說,積體電路的可容納電晶體會一直增長,效能和工藝製程能夠持續突破。
關於摩爾定律,業內普遍認為已經到達極限,當晶片物理規則到達一定的臨界點之後,積體電路可容納電晶體數量將無法更進一步。
要麼採用更先進,更高階的工藝技術去突破製程,要麼把芯片面積增長,使得電子元器件的效能進一步增長。如果只侷限於指甲蓋大小尺寸的晶片,想要擺脫摩爾定律估計並不容易。
但臺積電,三星這兩家走在世界前沿的晶片製造巨頭,一直在衝刺摩爾定律的極限。實現5nm晶片量產之後,在4nm也取得了建樹。
晶片供應商聯發科成功釋出4nm天璣9000處理器,這款晶片將採用臺積電4nm工藝製程。天璣9000的釋出也再次證明了摩爾定律還在繼續,至少5nm不是終點,4nm恐怕也不是。
在聯發科釋出4nm之後,美國巨頭IBM傳來訊息,事關2nm晶片。
據11月25日訊息顯示,IBM釋出了全球首個2nm晶片的宣傳影片。IBM對其進行了介紹,稱2nm晶片最小的元件比DNA單鏈還小,效能比7nm晶片提升了45%,功耗降低了75%。
除此之外,在指甲蓋大小的晶片上可以容納500億根電晶體。其它的特點也十分顯著,如大幅減少資料中心的碳排放量,提升電子裝置的執行速度。相比搭載7nm晶片的手機,續航時間增加了4倍。
總之IBM的2nm晶片就是實現了全方位的提升,包括CPU、GPU、NPU等等,同時極大程度降低了功耗。
值得一提的是,IBM最早是在5月份官宣了2nm晶片的突破,彼時就引起了業內的廣泛關注。這次IBM釋出了2nm晶片的宣傳影片,或許證明了IBM已經加快這方面技術突破。
那麼IBM是什麼來頭?實現2nm晶片的突破是設計還是製造呢?還有2nm晶片能造出來嗎?
2nm晶片能造出來嗎?
IBM是全球矚目的計算機公司,擁有世界上最好的資訊科技和業務解決方案。對軟體、硬體、伺服器、計算機等業務都有很深入的部署。而晶片研發也是其部署未來的重要環節。
由此可見,IBM是實現了設計方面的2nm晶片突破,而非製造。如果IBM能製造出2nm晶片,估計全球晶片製造業都將發生翻天覆地的變化,美國也不必費盡心思邀請臺積電赴美建廠,直接傾力培養IBM即可。
但即便是晶片設計也是非常強的,IBM需要對晶片進行全面的架構升級,其研發的2nm晶片採用了全球首創的架構。晶片自研能力恐怕達到了全球第一的水準,即便是高通、蘋果、聯發科都未能做到這一點。
設計是一方面,製造又是另外一方面了。如果晶片僅停留在設計階段,就好比紙上談兵,不切實際。問題在於,如此先進的2nm晶片能造出來嗎?以目前的晶片製造技術最多實現4nm工藝的生產,暫時還無法攻克2nm晶片製造工藝。
即便是全球最先進的晶片製造商臺積電,也僅僅實現聯發科4nm晶片的生產製造,而且大規模量產還需要時間改善工藝,提升良率。
晶片製程必須按部就班,不可能跨越工藝時代。現在造不出,但不代表未來不行。按照臺積電的計劃,2nm工藝將在2025年進行量產。
在此之前,3nm會在2022年下半年量產。4nm到3nm都會區分低功耗版本和高效能版本,這點和5nm幾乎是一樣的。因此未來幾年的晶片製程工藝會集中在4nm到3nm,並從低功耗版本向高效能版本推進,直到2025年探索2nm晶片量產。
臺積電接下來的幾代工藝路線圖大致如此,既然臺積電有相關規劃,說明對工藝的迭代是有信心的,也許到2025年真的能造出2nm晶片。
寫在最後
美國巨頭IBM傳來訊息,事關2nm晶片,儘管只是實現了設計突破,但卻給未來的晶片製造行業提供了更大的可能性。這一點來說,影響力都是十分深遠的。
拋開國別,站在人類科技發展的角度,還是希望全球科技水平能早日到達2nm甚至是1nm的水平,那時,人類科技會迎來怎樣的輝煌,值得期待。
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