眾所周知，在晶片製程方面，一直在向越來越小尺寸挺近，7nm、5nm是當下的主流，台積電和三星電子都在研製3nm製程技術，並且計劃開始量產。近日我們看到，IBM宣布已經製造出全球首個2nm製程晶片。
據美國有線電視新聞網消息，IBM在5月6日宣布，已經製造出一種兩奈米晶片，這是迄今研發的最小、最強大的晶片。眾所周知，較低的數字意味著更小、更先進的處理器。IBM的新晶片使用兩奈米加工技術，這對於用於從消費者的智慧型手機和電器到超級計算機和運輸設備等各種產品的零部件來說，又是一次巨大的飛躍。
IBM的高層表示，新的兩奈米晶片大約相當於在一個指甲大小上容納500億個電晶體，每個電晶體的大小相當於兩個DNA鏈。相比於7nm晶片，2nm技術預計將提升45%的性能、並降低75%的能耗。
這次是IBM搶到了前面，不是台積電，也不是三星電子。不過，雖然IBM研製出2nm製程的晶片，但尚不具備量產的能力。台積電和三星的優勢是可以量產出5nm製程的晶片，3nm製程的晶片量產也越來越近了。
IBM的2nm製程晶片採用的是奈米片結構。事實上，在晶片製造市場，普遍採用FinFET（鰭式場效應電晶體）結構，不過到了5nm後，這種結構難以滿足電晶體所需的靜電控制，出現嚴重的漏電現象。
在技術突破方面，三星率先採用了名為GAA（gate-all-around，環繞式柵極）的電晶體技術，開始研發3nm製程晶片，IBM的2nm製程所採用的技術，也同樣是GAA。而GAA分為奈米線結構和奈米片結構兩種。相比於奈米線結構，奈米片結構的長寬比較高，接觸面積更大，但也更難控制片與片之間的刻蝕與薄膜生長。IBM的2nm晶片中，奈米片共有三層，每片奈米片寬40nm，高5nm，間距44nm，柵極長度12nm。
IBM雖然在實驗室有非常強的技術優勢，不過想要量產還有比較長的路要走。因為，一個工藝從實驗室出來，到大規模量產，需要晶片代工廠不斷提升晶圓良率。而這恰恰是橫亘在每個代工廠面前的最大鴻溝。很多代工企業根本提升不了足夠的晶圓良率，結果就造成製造難度太大。我們常說的晶圓良率，指完成所有工藝步驟後，測試合格的晶片的數量與整片晶圓上的有效晶片的比值。晶圓良率決定了晶片的工藝成本。如果良率太低，那麼成本就太高了，得不償失。
而且，IBM並沒有大規模量產晶片的能力，不過可以找三星等代工企業來完成，IBM和三星也有合作的協議，未來或許由三星為其代工。對於三星來說，是不是存在著彎道超車，趕超台積電的機會？畢竟，我們知道台積電的3nm量產已經越來越臨近了。雖然，三星也在做3nm的研製，不過，比台積電還是慢一個節拍。如今IBM在2nm製程上有了突破，那麼是不是三星也可以藉此實現技術超越，趕在台積電之前，實現最新製程的量產化？
如果2nm製程晶片可以量產的話，意味著什麼？簡單地看，就是手機的電池壽命可以延長三倍，用戶只充電一次可以用四天；可以為碳中和做出更大的貢獻；網際網路的體驗會更好；自動駕駛，響應時間會進一步被縮短。由於三星電子也是早早涉及到GAA技術，因此對於和IBM合作還是非常有機會的。
事實上，IBM將大多數晶片的生產已經外包給三星，包括Power10伺服器處理器，IBM在美國紐約州的奧爾巴尼仍保留著一處晶片研發中心，此次發布的2nm晶片製程正是在這個研發中心設計和製造的。該中心負責對晶片進行研發和測試，並與三星和英特爾簽署了聯合技術開發協議。
此外，IBM之前的進程研發和量產之間的時間關係，或許我們對2nm製程的問世也有一個大致的預期。IBM的10nm技術，在2014年研發成功，到2017年量產；7nm技術，在2015年研發成功，到2018年量產；5nm技術，在2017年研發成功，2020年開始量產。可見在量產推進中有3年的時間差，也就是說2nm製程的量產或許要到2024年才可以實現。當然，如果三星能夠提高良品率，那麼這個時間或許也會被縮短，畢竟這也是三星超越台積電的一個契機，會不會加大推進力度，我們不妨拭目以待。
