IBM新芯片技术展示了摩尔定律

　　现代生活越来越依赖于我们如何熟练地将电子穿梭在蚀刻在计算机芯片上的纳米级迷宫中。这些处理器不再只是用于笔记本电脑——它们用于您的汽车、恒温器、冰箱和微波炉。

　　需求动荡和供应链问题导致的全球计算机芯片短缺目前正在波及设备制造商，当然还有汽车、吸尘器和炉灶通风口的制造商。

　　

　　因此，当公司宣布更好、更快、更高效的计算机芯片时，全世界都会注意到这一点，这也许并不奇怪。本周，轮到 IBM 上头条了。

　　该公司曾经是万物计算的代名词，宣布它首次展示了 2 纳米 (nm) 芯片制造工艺。

　　IBM在一份新闻稿中表示，新工艺将在指甲盖大小的芯片上生产大约 500 亿个晶体管。它还将带来比今天的 7 纳米芯片效率高 75% 或速度快 45% 的芯片。

　　从表面上看，IBM 似乎在顶级芯片技术的竞争中遥遥领先。英特尔最新的芯片采用 10 纳米工艺，台积电采用 7 纳米工艺。该公司在这方面取得了一些非常酷和显着的进步。但是比较芯片很复杂。因此，值得对新闻进行更多剖析，以更好地了解大局。

　　长期以来，计算机芯片的进步都是以纳米级的步长来衡量的。每一步向下都会产生越来越多的元件——最著名的是晶体管——封装在同一区域。在过去的几十年里，曾经有一段时间，纳米术语确实与某些芯片元件的尺寸相匹配。但是那个时间已经过去了。随着芯片技术的进步，芯片组件的测量与每一代的命名约定脱钩。

　　十多年前，当芯片最后一次大跃进到 FinFET（一种形状像鳍的 3D 晶体管设计）时，业界的节点数几乎毫无意义。它与芯片上的任何尺寸无关。目前有一个关于什么新数字或数字组合能更好地反映进步的争论。虽然这也被证明相当复杂，但一位规范专家提出的是每平方毫米的晶体管密度。

　　

　　要了解旧的命名约定有多混乱，请将英特尔的 10 纳米芯片与台积电的 7 纳米芯片进行比较。两者实际上具有大致相当的晶体管密度，英特尔的每平方毫米 1 亿个晶体管实际上超过了台积电的每平方毫米 9100 万个。（在此处查看比较芯片的工艺尺寸和晶体管密度的便捷表格。）

　　IBM 没有明确宣布晶体管密度。但在伸手弄清楚他们所指的“指甲”的大小——公司代表说大约 150 平方毫米——之后，出版物AnandTech计算出 IBM 的新工艺每平方毫米将产生大约 3.33 亿个晶体管。这确实超出了生产中的任何东西。也就是说，台积电正在为苹果制造的 3 纳米芯片每平方毫米可拥有近 3 亿个晶体管，并最快于明年投入生产。

　　也许更重要的消息是晶体管本身的设计。IBM 的新技术——称为纳米片或环栅晶体管——是人们期待已久的当今 FinFET 晶体管的继任者。自 2017 年以来，该公司一直致力于这项技术。

　　FinFET 晶体管由一个鳍形通道组成，其三边被一个控制电子流动的“门”包围。但是 IBM 的纳米片（或环栅）晶体管有一个分层通道。层层叠叠，犹如三只盖在毯子里的小猪，四面被城门围住。最后一点是最关键的部分。环栅晶体管可以更好地控制通过通道的电流，防止泄漏，并提高效率。

　　使用 IBM 新的 2 纳米工艺制造的纳米片晶体管。图片来源：IBM

　　“这是一项非常令人兴奋的技术，”专门研究新型晶体管技术的麻省理工学院教授 Jesús del Alamo告诉Wired。“这是一个全新的设计，推动了未来的路线图。” 虽然 IBM 可能是第一个展示这一级别技术的公司，但它们很可能不会是最后一个。三星和台积电可能会效仿。

　　现在就使用 IBM 新晶体管对当今生产的芯片和未来的芯片进行认真的性能比较还为时过早，但可以肯定地说它们将提供显着的改进。分析公司 VLSI Research 的首席执行官 Dan Hutcheson 告诉Wired IBM 估计的性能改进实际上看起来很保守，并将这项工作称为“行业的里程碑”。

　　您什么时候可以购买带有这些芯片之一的设备？可能暂时不会。

　　尽管 IBM 仍在设计芯片，但它在 2014 年出售了芯片制造业务。这项新技术来自其位于纽约奥尔巴尼的研究机构，是一个演示器，而不是生产就绪的芯片。在未来几年，IBM 将完成这一过程，届时它可能会通过与英特尔和三星等合作伙伴的许可协议进入生产芯片领域。

　　在此期间，该行业不太可能停滞不前。目前芯片行业正在经历某种形式的复兴。

　　这不再只是花费数十亿美元从传统芯片中榨取更多的水分。能量和创新重振了该行业，并带来了用于特殊用途的奇异设计的寒武纪大爆发，例如 AI。其中大部分发生在大公司之外。

　　多年来，风险资本首次涌入初创企业——事实上，仅 2020 年就有超过 120 亿美元流向了 400 多家芯片公司。

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