5月6日，美國國際商用機器公司（IBM）宣布研制出全球首個制程為2納米的芯片。與目前市場上主流的7納米芯片相比，2納米芯片的性能將提高45%，能耗降低75%，有望提升手機、筆記本和汽車等一系列產(chǎn)品的性能，甚至運用到人工智能和云計算等前沿領(lǐng)域。在芯片技術(shù)迭代、全球“缺芯”，以及美國在全球半導體行業(yè)地位下滑等背景下，這一進展可謂重大突破。但是，這項最新技術(shù)可能還需要幾年時間才能推向市場。

“指甲蓋”上集成500億個晶體管

IBM表示，2納米制程可使指甲蓋大小的芯片容納多達500億個晶體管。而在2017年宣布其5納米工藝突破時，這一數(shù)字為300億個。

由于半導體在計算機、家電、通信設(shè)備、運輸系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施等各個領(lǐng)域都扮演著重要角色，2納米芯片的出現(xiàn)預計將給人們的生活帶來改變。

例如，有了2納米芯片，手機電池的使用壽命可以延長4倍；筆記本電腦的運行速度將顯著提高；數(shù)據(jù)中心的碳足跡將大幅減少；有助于加快自動駕駛汽車的目標檢測和反應時間。

IBM研究主管達里奧·吉爾（Dario Gil）在接受采訪時表示:“沒有多少技術(shù)或技術(shù)突破最終能讓所有人受益?！钡?，2納米芯片是這樣的技術(shù)突破之一。

另據(jù)報道，盡管進行設(shè)計研發(fā)，但IBM并不大規(guī)模制造芯片。相反，IBM將把2納米技術(shù)授權(quán)給芯片制造商。路透社報道，IBM曾經(jīng)是主要的芯片制造商之一，如今已把量產(chǎn)芯片工作委托給三星電子，但仍保有紐約州奧爾巴尼的芯片研制中心。此外，IBM也與三星和英特爾簽訂了聯(lián)合技術(shù)開發(fā)協(xié)議，兩家公司可以使用IBM的芯片制造技術(shù)。

持續(xù)取得突破

這里所說的納米是一種度量單位，1納米等于1米的10億分之一。有評論稱，如今更低的“納米”數(shù)值被廣泛視為一種營銷術(shù)語，用來描述新一代技術(shù)，帶來更好的性能和更低的功耗。

隨著社會發(fā)展和技術(shù)演進，尤其是混合云、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，人們對提高芯片性能和能源效率的需求持續(xù)上升。半導體行業(yè)不斷面臨的挑戰(zhàn)是：同時制造出更小、更快、更強大、更節(jié)能的微芯片。

路透社指出，幾十年來，每一代計算機芯片都變得更快、更節(jié)能，因為它們最基本的組成部分——晶體管變得越來越小。換句話說，提高芯片性能的方法是增加晶體管的數(shù)量——處理數(shù)據(jù)的核心元素，同時不擴大芯片的整體尺寸。

吉爾解釋說:“當我們覺得手機變得更好，汽車變得更好，電腦變得更好時，那是因為在背后，晶體管變得更好，我們的芯片中有更多的晶體管?！?/p>

近年來，芯片行業(yè)一直致力于“升級”芯片，但受限于材料和技術(shù)條件。不過，IBM等行業(yè)巨頭在該領(lǐng)域持續(xù)取得突破。2015年，IBM宣布研制出首個制程為7納米的測試芯片，可使指甲蓋大小的芯片容納多達200多億個晶體管，但這一技術(shù)直到2019年才開始廣泛使用。此后，IBM還推出了5納米芯片，剛剛出現(xiàn)在iPhone 12這樣的智能手機上。據(jù)悉，如今大多數(shù)驅(qū)動設(shè)備的芯片使用10納米或7納米工藝技術(shù)，有些制造商生產(chǎn)5納米芯片。

影響深遠廣泛

眼下，IBM再次突破了半導體行業(yè)的重要瓶頸，預計將帶來深遠廣泛的影響。

首先，這一進展大幅推進了當前芯片生產(chǎn)技術(shù)的前沿，對于滿足未來計算和大數(shù)據(jù)系統(tǒng)、移動產(chǎn)品和其他新興技術(shù)的要求至關(guān)重要。

其次，在與英特爾和臺積電等主流芯片制造商的激烈競爭中，“藍色巨人”有望借助“首創(chuàng)”穩(wěn)住行業(yè)領(lǐng)先地位，同時幫助開發(fā)自己的未來科技產(chǎn)品。

市場情報公司IDC的研究總監(jiān)彼得·魯?shù)钦f：“這也向IT行業(yè)發(fā)出了一個信息——IBM將繼續(xù)是硬件研究的龍頭?！?/p>

“目的……是確保我們在國內(nèi)半導體技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位，”吉爾說，“這證明我們在這個國家確實有領(lǐng)導能力，但人們并沒有停滯不前。我們需要向前推進?！?/p>

再次，IBM研制出全球首款2納米芯片，或?qū)⒗瓌用绹谌虬雽w行業(yè)的地位。值得注意的是，此次2納米芯片正是在IBM位于紐約州奧爾巴尼的實驗室研制的。而在全球芯片短缺的當下，各國正試圖整頓芯片制造業(yè)，減少對其他代工廠的依賴，美國正是其中之一。有評論稱，芯片制造業(yè)已被視為國家安全和經(jīng)濟競爭力的必要條件。不過，這種2納米芯片預計將在2024年末或2025年開始生產(chǎn)，不足以緩解目前全球“缺芯”的局面。

（編輯郵箱：ylq@jfdaily.com）

欄目主編：楊立群 本文作者：陸依斐 文字編輯：楊立群  圖片編輯：邵競

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